專利名稱：Pi線選取和采樣方法和裝置以及ct圖像重建方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及計算機斷層成像技術(shù)，尤其涉及一種Pl線選取和采樣方法和裝置以及CT圖像重建方法和裝置。
背景技術(shù)：
計算機斷層成像技術(shù)(CT，Computed tomography)是指從掃描三維物體的一系列一維或二維圖像得到反映此物體內(nèi)部的物理或化學特性的數(shù)據(jù)集合，通過運算得到物體一個截面上或一個容積內(nèi)部的任意位置的參數(shù)值，并由此得到一個斷層或一個體的圖像。目前計算機斷層成像技術(shù)被廣泛應用于醫(yī)學診斷和無損檢測中。其中，錐束螺旋CT 在近年來得到越來越廣泛的關(guān)注，其重建方法是當前CT領(lǐng)域的一個研究熱點。就目前來說，主要的CT圖像重建方法有兩類近似重建方法和精確重建方法。精確重建是大家追求的目標。Tuy-Smith數(shù)據(jù)完備性條件證明螺旋錐束CT可被精確重建。近似重建方法中主要有PI線重建方法，包括Katsevich方法和微分反投影濾波(DBPF，Derivative backprojectionfiltering algorithm)方法。其中，所述PI線是指在掃描螺旋軌道上間隔小于2π的點之間的連線。在這類PI線重建方法中，PI線的選取和離散化方式在其實現(xiàn)過程中影響圖像質(zhì)量和重建速度，對于PI線的選擇而言在滿足一定空間分辨率的要求下可以是任意的。目前，通常使用的PI線選取方式，諸如jheng，H.，Kang, Y.和Dai，Y.在proceedings of the 10th International Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine,45-48(2009)發(fā)表 的“Implementation of Helical Cone-Beam Back-Projection Filtered Reconstruction Algorithm on GPU，， 禾口 Han Zheng, Yanyan Yu, Yan Kang, Jiren Liu,在 Proc. Of SPIE (the international society for optics and photonics，國際光學工程學會)卷.7622，7622G，2009 年發(fā)表的“Investigation on PI-IineSelecting Method Base on GPU Accelerated Back-proj ection Filtered VOI Reconstruction”，這些都是以光源位置為基點，選取從該基點到掃描螺旋軌道上的點之間連線上的點。這樣所選取的PI線構(gòu)成了一個扇形曲面，如圖Ic所
7J\ ο在圖Ia中，圖示了 CT掃描軌道和常規(guī)PI線選取和采樣示意圖。其中，X光源和探測器位于被掃描物體區(qū)域的兩邊，X光源和探測器繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)(或者被掃描物體旋轉(zhuǎn)中心反方向旋轉(zhuǎn))，并且沿軸向運動，射線源的位置(X，1，ζ)在直角坐標系統(tǒng)中表示為一 h
r0(/l) = (^cosA,i sin^ —A)這里R為射線源旋轉(zhuǎn)的半徑，λ是旋轉(zhuǎn)角度，h是螺距，也就是
2π 5
射線源旋轉(zhuǎn)一周后相對于置物臺的軸向移動距離，重建圖像區(qū)域(也即被掃描物體區(qū)域) 是半徑為r的一個圓柱體。圖Ib和圖Ic分別是圖Ia的側(cè)視圖和俯視圖。圖Ic示出了 PI線在XY平面上的投影，其中，實線表示PI線，實心點是PI線上的采樣點，虛線表示另一個PI曲面的PI線。從該圖可以看出，PI線形成了一個扇形形狀，且距光源位置越近采樣點越密集，遠離光源位置則采樣稀疏。綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)存在下列缺點首先，現(xiàn)有技術(shù)所選取的PI線采樣點不能達到全局一致性。其次，為了在稀疏處也能夠達到一定的分辨率效果，必然需要大量增加PI線的密度，從而增加了計算量。再者，其重建點采樣很難與圖像重建所需的像素分辨率建立直接關(guān)聯(lián)，無法作出優(yōu)化的離散策略，給選擇采樣參數(shù)造成一定困難。

發(fā)明內(nèi)容
權(quán)利要求
1.一種PI線選取和采樣方法，其特征在于，包括步驟在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線； 在所述PI線上等距離選取采樣點。
2.如權(quán)利要求1所述的PI線選取和采樣方法，其特征在于，所述步驟在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線進一步包括選取與重建區(qū)域相切的PI線，其中，λ ^= λ >2 π-2COS-1 (r/R), λ /表示該PI線起始點的光源角度，λ廣表示該PI線終止點的光源角度，R表示射線源旋轉(zhuǎn)半徑，r表示重建區(qū)域在XY平面上投影的半徑；選取下一條PI線使其在X-Y平面的投影與前面所選PI線在X-Y平面的投影平行且相距一距離，直到這些PI線所形成的PI曲面在XY平面的投影覆蓋重建區(qū)域在XY平面的投影且各相鄰PI線間距離相等；按照上述步驟選取下一 PI曲面上的PI線直到這些PI曲面覆蓋了需重建的物體高度，其中
3.—種CT圖像重建方法，其特征在于，包括步驟在螺旋軌道上選取在XY平面上投影相互平行且等間距分布的PI線；在所述PI線上等距離選取采樣點；根據(jù)PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)重建所述采樣點；把上述重建結(jié)果采樣成直角坐標系下的均勻像素。
4.如權(quán)利要求3所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟在螺旋軌道上選取在 XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線進一步包括選取與重建區(qū)域相切的PI線，其中，λ ^= λ >2 π-2COS-1 (r/R), λ /表示PI線起始點的光源角度，λ廣表示PI線終止點的光源角度，R為射線源旋轉(zhuǎn)半徑，r表示重建區(qū)域在 XY平面投影的半徑；選取下一條PI線使其在X-Y平面的投影與前面所選PI線在X-Y平面的投影平行且相距一距離，直到這些PI線所形成的PI曲面在XY平面的投影覆蓋重建區(qū)域在XY平面的投影且各相鄰PI線間距離相等；按照上述步驟選取下一 PI曲面上的PI線直到這些PI曲面覆蓋了需重建的物體高度，其中
5.如權(quán)利要求3或者4所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟根據(jù)PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)重建所述采樣點進一步包括對PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)進行微分加權(quán)反投影； 對加權(quán)反投影后的結(jié)果進行有限希爾伯特濾波。
6.一種PI線選取和采樣裝置，其特征在于，包括PI線選取單元，用于在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線.采樣點選取單元，用于在所述PI線上等距離選取采樣點。
7.如權(quán)利要求6所述的PI線選取和采樣裝置，其特征在于，所述PI線選取單元還包括第一單元，用于選取與重建區(qū)域相切的PI線，其中，
8.—種CT圖像重建裝置，其特征在于，包括PI線選取單元，用于在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線.一入 ，采樣點選取單元，用于在所述PI線上等距離選取采樣點； 重建單元，用于根據(jù)PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)重建所述采樣點； 轉(zhuǎn)換單元，用于把上述重建結(jié)果采樣成直角坐標系下的均勻像素。
9.如權(quán)利要求8所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述PI線選取單元進一步包括第一單元，用于選取與重建區(qū)域相切的PI線，其中，
10.如權(quán)利要求8或者9所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述重建單元還包括 投影單元，用于對PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)進行微分加權(quán)反投影；濾波單元，用于對加權(quán)反投影后的結(jié)果進行有限希爾伯特濾波。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種PI線選取和采樣方法和裝置以及CT圖像重建方法和裝置。本發(fā)明PI線選取和采樣方法包括步驟在螺旋軌道上選取在XY平面上投影互相平行且等間距分布的PI線和在所述PI線上等距離選取采樣點。本發(fā)明CT圖像重建方法的技術(shù)方案根據(jù)本發(fā)明PI線選取和采樣方法所得到的PI線所相關(guān)的投影數(shù)據(jù)重建所選取的采樣點并把上述重建結(jié)果采樣成直角坐標系下的均勻像素。本發(fā)明PI線選取和采樣裝置以及CT圖像重建裝置的技術(shù)方案分別對應于本發(fā)明PI線選取和采樣方法以及CT圖像重建方法的技術(shù)方案。采樣本發(fā)明的技術(shù)方案能夠得到全局一致性的采樣點。
文檔編號A61B6/03GK102376096SQ201010257010
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月18日
發(fā)明者刑宇翔, 張麗, 張文宇, 李亮, 肖永順, 趙自然, 陳志強, 黃志峰 申請人:同方威視技術(shù)股份有限公司, 清華大學