本發(fā)明涉及圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種圖像重建方法、裝置及設(shè)備。

背景技術(shù)：

PET(Positron Emission Computed Tomography，正電子發(fā)射型計(jì)算機(jī)斷層顯像)和PET-CT(computed tomography，計(jì)算機(jī)斷層掃描)是當(dāng)今最先進(jìn)的大型醫(yī)療診斷成像設(shè)備。

PET和PET-CT通過探測活體或模體組織中核素發(fā)射的正電子湮滅時(shí)產(chǎn)生的光子對來重建出核素分布的圖像，具體的重建過程是：在活體或者模體中注射一定的含有放射性元素的藥物，放射性核素發(fā)生放射性衰變，產(chǎn)生正電子，正電子在運(yùn)動較小的一段距離后發(fā)生湮滅，產(chǎn)生一對運(yùn)動方向相差接近180度的光子對(例如γ光子對)，所述光子對的兩個光子分別打到核探測器的兩個不同的晶體上，晶體將光子轉(zhuǎn)換為可見光，由核探測器的光電檢測器將可見光轉(zhuǎn)換為電信號，以實(shí)現(xiàn)對光子對所擊中的晶體的位置的檢測，然后根據(jù)檢測到的光子對對應(yīng)的晶體對的連線來重建出放射性核素的分布圖像。單個光子轉(zhuǎn)化而來的電信號稱為一個單事件。電子線路會設(shè)定一個約6～10納秒的時(shí)間窗，在一個時(shí)間窗內(nèi)記錄下來的一對單事件稱為一個符合事件。一個符合事件確定了一條響應(yīng)線。參見圖1，該圖為根據(jù)符合事件確定的響應(yīng)線示意圖。響應(yīng)線數(shù)據(jù)是用于重建圖像的最小單元。

迭代重建法由于其重建圖像效果好，空間分辨率高，因而成為目前常用的進(jìn)行圖像重建的方法之一。迭代重建法的基本原理為：假設(shè)斷層截面由一個未知的系統(tǒng)矩陣組成，由測量到的投影數(shù)據(jù)建立一組未知向量的代數(shù)方程式，通過代數(shù)方程式求解未知圖像向量。常規(guī)的迭代重建法包括最大似然期望值最大化(Maximum Likelihood Expectation Maximization，簡稱MLEM)算法和有序子集-期望值最大化(Ordered Sub-sets Expectation Maximization，簡稱OSEM)等。不論哪種迭代重建算法，系統(tǒng)矩陣都是圖像重建過程中的關(guān)鍵因素。

所述系統(tǒng)矩陣又稱為系統(tǒng)響應(yīng)矩陣，反映了核素放射射線對圖像像素的貢獻(xiàn)。所述系統(tǒng)矩陣是一個B×D大小的矩陣，其元素為p(b,d)，其中，所述d表示接收光子對的核探測器的晶體對，所述b表示重建圖像的某個體素，所述p(b,d)表示由體素b產(chǎn)生的光子對被晶體對d接收到的概率。在現(xiàn)有技術(shù)中，所述p(b,d)有四個影響因子，它們分別是與所述晶體對d對應(yīng)的晶體正規(guī)化系數(shù)p_detsens、晶體模糊因子p_detblur、衰減系數(shù)p_attn以及幾何系數(shù)p_geom。其中，所述晶體正規(guī)化系數(shù)p_detsens為晶體探測器效率一致性的校正值；所述晶體模糊因子p_detblur用于對由于晶體固有物理特性、正電子自由行程等因素而導(dǎo)致圖像模糊的校正；所述衰減系數(shù)p_attn用于對光子在傳播過程中的衰減進(jìn)行校正；所述幾何系數(shù)p_geom表示圖像中體素與晶體對的空間幾何關(guān)系。

采用現(xiàn)有技術(shù)的系統(tǒng)矩陣進(jìn)行圖像重建得到的重建圖像信噪比比較低，目前需要一種基于迭代重建法的圖像重建方法，能夠?qū)崿F(xiàn)通過對系數(shù)矩陣進(jìn)行改良，以提高重建圖像的信噪比的目的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種圖像重建方法、裝置及設(shè)備，實(shí)現(xiàn)降低重建圖像噪聲、提高重建圖像的信噪比的目的。

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種圖像重建方法，所述方法包括：

獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)；

根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度；

根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)，并利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率。

優(yōu)選的，所述光子對包括第一光子和第二光子；

所述根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)得到能量因子包括：

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第一差值；

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第二光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第二差值；

根據(jù)所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子與所述第一差值以及所述第二差值均為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

優(yōu)選的，所述能量因子通過如下公式表示：

其中，所述p_energy表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述nevt為與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件的個數(shù)，所述ievt表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的第i個符合事件，所述E₀(ievt)為所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E₁(ievt)為第二光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E_m為所述理論能量參數(shù)，所述σ為經(jīng)驗(yàn)值，所述σ與能量分辨率呈正相關(guān)關(guān)系。

優(yōu)選的，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)還包括：

與所述響應(yīng)線對應(yīng)的晶體正規(guī)化系數(shù)、晶體模糊因子、衰減系數(shù)以及幾何系數(shù)，其中，所述晶體正規(guī)化系數(shù)為晶體探測器效率一致性的校正值；所述晶體模糊因子用于對由于晶體固有物理特性、正電子自由行程而導(dǎo)致圖像模糊的校正；所述衰減系數(shù)用于對光子在傳播過程中的衰減進(jìn)行校正；所述幾何系數(shù)表示圖像中體素與晶體對的空間幾何關(guān)系；

所述根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)包括：

根據(jù)所述晶體正規(guī)化系數(shù)、所述晶體模糊因子、所述衰減系數(shù)、所述幾何系數(shù)以及所述能量因子的乘積得到與所述響應(yīng)線對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像重建裝置，所述裝置包括：響應(yīng)線數(shù)據(jù)獲取模塊、能量因子確定模塊、系統(tǒng)參數(shù)確定模塊和重建圖像生成模塊；

其中，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)；

所述能量因子確定模塊，用于根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度；

所述系統(tǒng)參數(shù)確定模塊，用于根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)；

所述重建圖像生成模塊，用于利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率。

優(yōu)選的，所述光子對包括第一光子和第二光子；

所述能量因子確定模塊，具體用于：

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第一差值；

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第二光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第二差值；

根據(jù)所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子與所述第一差值以及所述第二差值均為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

優(yōu)選的，所述能量因子通過如下公式表示：

其中，所述p_energy表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述nevt為與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件的個數(shù)，所述ievt表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的第i個符合事件，所述E₀(ievt)為所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E₁(ievt)為第二光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E_m為所述理論能量參數(shù)，所述σ為經(jīng)驗(yàn)值，所述σ與能量分辨率呈正相關(guān)關(guān)系。

優(yōu)選的，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)還包括：

與所述響應(yīng)線對應(yīng)的晶體正規(guī)化系數(shù)、晶體模糊因子、衰減系數(shù)以及幾何系數(shù)，其中，所述晶體正規(guī)化系數(shù)為晶體探測器效率一致性的校正值；所述晶體模糊因子用于對由于晶體固有物理特性、正電子自由行程而導(dǎo)致圖像模糊的校正；所述衰減系數(shù)用于對光子在傳播過程中的衰減進(jìn)行校正；所述幾何系數(shù)表示圖像中體素與晶體對的空間幾何關(guān)系；

所述系統(tǒng)參數(shù)確定模塊，具體用于：

根據(jù)所述晶體正規(guī)化系數(shù)、所述晶體模糊因子、所述衰減系數(shù)、所述幾何系數(shù)以及所述能量因子的乘積得到與所述響應(yīng)線對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像重建設(shè)備，所述設(shè)備包括：處理器、用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器、以及顯示器；

其中，所述處理器被配置為：

獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)；

根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度；

根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)，并利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率；

所述顯示器用于顯示所述重建圖像。

本發(fā)明通過在系統(tǒng)參數(shù)中加入能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度。所述實(shí)際能量參數(shù)越接近于所述理論能量參數(shù)，表明光子對屬于真符合事件的概率越高；所述實(shí)際能量參數(shù)越遠(yuǎn)離所述理論能量參數(shù)，表明光子對屬于假符合事件的概率越高。通過所述能量因子提高了真符合事件概率較高的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，并降低了真符合事件概率較低的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，從而實(shí)現(xiàn)降低重建圖像噪聲的目的，提高重建圖像的信噪比。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。

圖1為真符合事件的示意圖；

圖2為其中一種假符合事件的示意圖；

圖3為另外一種假符合事件的示意圖；

圖4本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種圖像重建方法的流程圖；

圖5本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種圖像重建裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種圖像重建裝置的硬件架構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

根據(jù)背景技術(shù)描述，系統(tǒng)矩陣的元素p(b,d)表示由體素b產(chǎn)生的光子對被核探測器對d接收到的概率，所述元素p(b,d)根據(jù)所述晶體對d對應(yīng)的響應(yīng)線的晶體正規(guī)化系數(shù)p_detsens、晶體模糊因子p_detblur、衰減系數(shù)p_attn以及幾何系數(shù)p_geom計(jì)算得到的，具體的計(jì)算方法為：

p(b,d)＝p_detsens·p_detblur·p_attn·p_geom

根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)中系統(tǒng)矩陣的計(jì)算方法得到的重建圖像，信噪比較小。在解決這個技術(shù)問題的過程中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)中的系統(tǒng)矩陣忽略了不同響應(yīng)線的能量對重建圖像的影響，如果將能量因素考慮到所述系統(tǒng)矩陣中，則可以達(dá)到增大重建圖像信噪比的目的。

在具體介紹發(fā)明人提供的圖像重建方法之前，首先簡單介紹一下關(guān)于響應(yīng)線的能量因素。

每個光子在產(chǎn)生最初始時(shí)都有固定的能量值，在本發(fā)明中稱為理論能量參數(shù)。例如，對于γ光子而言，所述理論能量參數(shù)為511KeV。理想情況下，參見圖1，光子對分別沿著各自產(chǎn)生時(shí)的方向到達(dá)核探測器的晶體1和晶體2，晶體1和晶體2的連線經(jīng)過核素實(shí)際發(fā)生湮滅的位置，且晶體1和晶體2接收到的能量略低于(考慮到光子在飛行圖像會有一部分能量的損失)或略高于(晶體采集到的能量可能會存在誤差，例如511KeV可能被認(rèn)定為520KeV)所述理論能量參數(shù)，例如在[E_m-n％E_m,E_m+n％E_m]能量范圍內(nèi)，其中，所述E_m為理論能量參數(shù)，所述n％稱為晶體能量分辨率，所述晶體能量分辨率一般小于25％。這種符合事件稱為真符合事件。

然而，參見圖2，當(dāng)光子在人體內(nèi)飛行過程中，有一部分光子飛行路徑會發(fā)生改變，即發(fā)生康普頓散射。例如圖2中，其中一個光子在S處軌跡發(fā)生改變，導(dǎo)致核探測器的晶體1和晶體2的連線并不經(jīng)過實(shí)際核素發(fā)生湮滅的位置，那么由所述晶體1和晶體2形成的響應(yīng)線就是錯誤的響應(yīng)線。發(fā)生了康普頓散射的光子被核探測器探測到的能量是遠(yuǎn)小于其理論能量參數(shù)的，根據(jù)該能量特點(diǎn)，凡是超出所述[E_m-n％E_m,E_m+n％E_m]能量范圍的光子，其對應(yīng)的響應(yīng)線都會被過濾掉。通過該方法，大多數(shù)發(fā)生了康普頓散射的響應(yīng)線都會被過濾掉，不會參與到系統(tǒng)矩陣的計(jì)算。但是，有少部分響應(yīng)線雖然發(fā)生了康普頓散射，但是其對應(yīng)的光子的能量落在上述能量范圍內(nèi)，從而參與到系統(tǒng)矩陣的計(jì)算。這種類型的響應(yīng)線參與到系統(tǒng)矩陣的計(jì)算，就會導(dǎo)致重建得到的圖像有較大的噪聲，信噪比較低。

另外還有一種情況，在光子被核探測器的晶體接收過程中，可能會產(chǎn)生不止一條響應(yīng)線。例如，參見圖3，一個γ光子先后與晶體2和晶體3發(fā)生作用，可能會根據(jù)所述能量范圍僅保留響應(yīng)線1-2或1-3，或者這兩條響應(yīng)線同時(shí)保留。但是，若保留了響應(yīng)線1-3，則和上面那種情況一樣，會導(dǎo)致重建得到的圖像有較大的噪聲。

上面兩種情況可以稱為假符合事件，為了將真符合事件和假符合事件區(qū)別開來，本發(fā)明提供一種圖像重建方法，其基本思想為：獲取經(jīng)過符合事件判定后得到的響應(yīng)線，得到響應(yīng)線的光子對的能量，若光子對的能量越接近于理論能量參數(shù)，則認(rèn)為該響應(yīng)線的可信度越高，因此可以提高該響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度；若光子對的能量與理論能量參數(shù)的差距越大，則認(rèn)為該響應(yīng)線的可信度越低，因此可以降低該響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度。通過上述方法來實(shí)現(xiàn)提高重建圖像信噪比的目的。

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本發(fā)明方案，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

實(shí)施例一：

參見圖4，該圖為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種圖像重建方法的流程圖。

本實(shí)施例提供的圖像重建方法包括如下步驟：

步驟S101：獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施例中，所述光子對并非由任意兩個光子組成，而是由同一個核素湮滅產(chǎn)生的兩個光子組成。所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述實(shí)際能量參數(shù)所述核探測器的晶體實(shí)際接收到的光子對的能量，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)，所述預(yù)設(shè)能量范圍即為[E_m-n％E_m,E_m+n％E_m]，所述預(yù)設(shè)能量范圍為光子對參與系統(tǒng)矩陣計(jì)算的基本要求。

步驟S102：根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子。

所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度，所述實(shí)際能量參數(shù)越接近于所述理論能量參數(shù)，則表明所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件越可能為真符合事件；而所述實(shí)際能量參數(shù)與所述理論能量參數(shù)的差越大，則表明所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件越不可能為真符合事件。

具體的，根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第一差值，并根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第二光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第二差值，然后根據(jù)所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子與所述第一差值以及所述第二差值均為負(fù)相關(guān)關(guān)系。也就是說，所述第一差值和所述第二差值越大，所述能量因子就越小，以此來達(dá)到降低對應(yīng)的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)的目的；所述第一差值和所述第二差值越大，所述能量因子就越大，以此來達(dá)到提高對應(yīng)的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)的目的。通過對不同響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度進(jìn)行區(qū)分，能夠有效減少重建圖像的噪聲，從而提高信噪比。

本實(shí)施例中，所述能量因子可以通過如下公式表示：

其中，所述p_energy表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述nevt為與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件的個數(shù)，所述ievt表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的第i個符合事件，所述E₀(ievt)為所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E₁(ievt)為第二光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E_m為所述理論能量參數(shù)，所述σ為經(jīng)驗(yàn)值，所述σ與能量分辨率呈正相關(guān)關(guān)系。

需要注意的是，所述與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件是指：滿足光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)的響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件。

舉個例子，假設(shè)與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件的個數(shù)為3，它們分別為第一符合事件、第二符合事件和第三符合事件。其中，所述第一符合事件對應(yīng)的第一光子的實(shí)際能量參數(shù)E₀(1)為500KeV，第二光子的實(shí)際能量參數(shù)E₁(1)為479KeV；所述第二符合事件對應(yīng)的第一光子的實(shí)際能量參數(shù)E₀(2)為505KeV，第二光子的實(shí)際能量參數(shù)E₁(2)為501KeV；所述第三符合事件對應(yīng)的第一光子的實(shí)際能量參數(shù)E₀(3)為491KeV，第二光子的實(shí)際能量參數(shù)E₁(3)為465KeV。所述理論能量參數(shù)E_m為511KeV，所述σ為0.1。那么所述能量因子

當(dāng)然，本實(shí)施例提供的計(jì)算能量因子的方法并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明提供的能量因子的計(jì)算思路得到的其他計(jì)算方法也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

步驟S103：根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)，并利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率。

在本實(shí)施例中，所述系統(tǒng)參數(shù)即為所述系統(tǒng)矩陣。在得到所述能量因子后，可以將所述能量因子與其他影響因子相乘，得到系統(tǒng)矩陣p_E(b,d)，即：

p_E(b,d)＝p_detsens·p_detblur·p_attn·p_geom·p_energy

本實(shí)施例通過在系統(tǒng)矩陣中加入能量因子，以提高真符合事件概率較高的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，并降低真符合事件概率較低的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，從而實(shí)現(xiàn)降低重建圖像噪聲的目的，提高重建圖像的信噪比。

若所述迭代重建法是基于泊松概率模型的EM(Expectation Maximization，期望最大化)求解方法，則迭代公式為：

其中，所述λ^[k](b)表示第k次迭代所述體素b發(fā)出光子對總數(shù)，所述λ^[k+1](b)表示第k+1次迭代所述體素b發(fā)出光子對總數(shù)，所述B表示體素總個數(shù)，所述n^*(d)表示，所述b'表示體素序號，所述D表示核探測器對的個數(shù)，所述p(b',d)表示第b'個體素對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率；所述p(b,d)表示不考慮能量因子的系統(tǒng)矩陣，所述p_E(b,d)為考慮能量因子的系統(tǒng)矩陣。

進(jìn)一步的，可以在所述迭代公式中增加一個局部的平滑項(xiàng)，通過調(diào)整所述平滑項(xiàng)中的β和δ的值，來控制重建圖像的平滑程度。對重建圖像進(jìn)行平滑是指用于突出重建圖像的寬大區(qū)域、低頻成分、主干部分或抑制圖像噪聲和干擾高頻成分，使重建圖像亮度平緩漸變，減小突變梯度。

加入平滑項(xiàng)的迭代公式為：

其中，所述β是指經(jīng)驗(yàn)值，平衡平滑項(xiàng)與似然函數(shù)之間的權(quán)重，所述δ是是求偏導(dǎo)符號，，所述v(λ)是平滑函數(shù)，越平滑，其值越小。

基于以上實(shí)施例提供的一種圖像重建方法，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種圖像重建裝置，下面結(jié)合附圖來詳細(xì)說明其工作原理。

實(shí)施例二

參見圖5，該圖為本發(fā)明實(shí)施例二提供的一種圖像重建裝置的結(jié)構(gòu)框圖。

本實(shí)施例提供的圖像重建裝置包括：響應(yīng)線數(shù)據(jù)獲取模塊101、能量因子確定模塊102、系統(tǒng)參數(shù)確定模塊103和重建圖像生成模塊104；

其中，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)獲取模塊101，用于獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)；

所述能量因子確定模塊102，用于根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度；

所述系統(tǒng)參數(shù)確定模塊103，用于根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)；

所述重建圖像生成模塊104，用于利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率。

本實(shí)施例通過在系統(tǒng)矩陣中加入影響因子，以提高真符合事件概率較高的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，并降低真符合事件概率較低的響應(yīng)線對重建圖像的貢獻(xiàn)度，從而實(shí)現(xiàn)降低重建圖像噪聲的目的，提高重建圖像的信噪比。

可選的，所述光子對包括第一光子和第二光子；

所述能量因子確定模塊102，具體用于：

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第一差值；

根據(jù)所述理論能量參數(shù)與所述第二光子的實(shí)際能量參數(shù)得到第二差值；

根據(jù)所述第一差值和所述第二差值得到所述能量因子，所述能量因子與所述第一差值以及所述第二差值均為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

可選的，所述能量因子通過如下公式表示：

其中，所述p_energy表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述nevt為與所述響應(yīng)線對應(yīng)的符合事件的個數(shù)，所述ievt表示與所述響應(yīng)線對應(yīng)的第i個符合事件，所述E₀(ievt)為所述第一光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E₁(ievt)為第二光子的實(shí)際能量參數(shù)，所述E_m為所述理論能量參數(shù)，所述σ為經(jīng)驗(yàn)值，所述σ與能量分辨率呈正相關(guān)關(guān)系。

可選的，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)還包括：

與所述響應(yīng)線對應(yīng)的晶體正規(guī)化系數(shù)、晶體模糊因子、衰減系數(shù)以及幾何系數(shù)，其中，所述晶體正規(guī)化系數(shù)為晶體探測器效率一致性的校正值；所述晶體模糊因子用于對由于晶體固有物理特性、正電子自由行程而導(dǎo)致圖像模糊的校正；所述衰減系數(shù)用于對光子在傳播過程中的衰減進(jìn)行校正；所述幾何系數(shù)表示圖像中體素與晶體對的空間幾何關(guān)系；

所述系統(tǒng)參數(shù)確定模塊103，具體用于：

根據(jù)所述晶體正規(guī)化系數(shù)、所述晶體模糊因子、所述衰減系數(shù)、所述幾何系數(shù)以及所述能量因子的乘積得到與所述響應(yīng)線對應(yīng)的系統(tǒng)參數(shù)。

所述實(shí)施例二提供的重建圖像裝置可以應(yīng)用在投影系統(tǒng)的設(shè)備或者任何具有處理器(特別是圖像處理器)的電子設(shè)備上，所述電子設(shè)備可以是現(xiàn)有的、正在研發(fā)的或?qū)硌邪l(fā)的任何電子設(shè)備，包括但不限于：現(xiàn)有的、正在研發(fā)的或?qū)硌邪l(fā)的臺式計(jì)算機(jī)、膝上型計(jì)算機(jī)、移動終端(包括智能手機(jī)、非智能手機(jī)、各種平板電腦)等。裝置實(shí)施例可以通過軟件實(shí)現(xiàn)，也可以通過硬件或者軟硬件結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。以軟件實(shí)現(xiàn)為例，作為一個邏輯意義上的裝置，是通過其所在投影系統(tǒng)的設(shè)備或帶有處理器的電子設(shè)備的處理器將存儲器中對應(yīng)的計(jì)算機(jī)程序指令讀取到內(nèi)存中運(yùn)行形成的。從硬件層面而言，如圖6所示，為本發(fā)明重建圖像裝置所在投影系統(tǒng)的設(shè)備或帶有處理器的電子設(shè)備的一種硬件結(jié)構(gòu)圖，除了圖6所示的處理器、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口、以及存儲器之外，實(shí)施例中裝置所在的投影系統(tǒng)的設(shè)備或帶有處理器的電子設(shè)備通常根據(jù)該設(shè)備的實(shí)際功能，還可以包括其他硬件，例如顯示器，對此不再贅述。

其中，存儲器中可以存儲有圖像重建方法對應(yīng)的邏輯指令，該存儲器例如可以是非易失性存儲器(non-volatile memory)，處理器可以調(diào)用執(zhí)行存儲器中的保存的邏輯指令，以執(zhí)行上述的圖像重建方法，顯示器可以顯示所述重建圖像。

重建圖像方法對應(yīng)的邏輯指令的功能，如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲在一個計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說對現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲在一個存儲介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲介質(zhì)包括：U盤、移動硬盤、只讀存儲器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲程序代碼的介質(zhì)。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供一種圖像重建設(shè)備，所述設(shè)備包括：處理器、用于存儲所述處理器可執(zhí)行指令的存儲器、以及顯示器；

其中，所述處理器被配置為：

獲取光子對被核探測器的晶體接收得到的響應(yīng)線數(shù)據(jù)，所述響應(yīng)線數(shù)據(jù)包括光子對的實(shí)際能量參數(shù)，所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)在預(yù)設(shè)能量范圍內(nèi)；

根據(jù)所述光子對的實(shí)際能量參數(shù)以及理論能量參數(shù)確定與所述響應(yīng)線對應(yīng)的能量因子，所述能量因子反映所述實(shí)際能量參數(shù)接近于所述理論能量參數(shù)的程度；

根據(jù)所述能量因子得到系統(tǒng)參數(shù)，并利用所述系統(tǒng)參數(shù)構(gòu)建系統(tǒng)響應(yīng)模型，利用所述系統(tǒng)響應(yīng)模型得到重建圖像，所述系統(tǒng)參數(shù)的元素表示與圖像體素分別對應(yīng)的人體部位產(chǎn)生的光子對被所述核探測器接收到的概率；

所述顯示器用于顯示所述重建圖像。

當(dāng)介紹本發(fā)明的各種實(shí)施例的元件時(shí)，冠詞“一”、“一個”、“這個”和“所述”都意圖表示有一個或多個元件。詞語“包括”、“包含”和“具有”都是包括性的并意味著除了列出的元件之外，還可以有其它元件。

需要說明的是，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以理解實(shí)現(xiàn)上述方法實(shí)施例中的全部或部分流程，是可以通過計(jì)算機(jī)程序來指令相關(guān)的硬件來完成，所述的程序可存儲于一計(jì)算機(jī)可讀取存儲介質(zhì)中，該程序在執(zhí)行時(shí)，可包括如上述各方法實(shí)施例的流程。其中，所述存儲介質(zhì)可為磁碟、光盤、只讀存儲記憶體(Read-Only Memory,ROM)或隨機(jī)存儲記憶體(Random Access Memory,RAM)等。

本說明書中的各個實(shí)施例均采用遞進(jìn)的方式描述，各個實(shí)施例之間相同相似的部分互相參見即可，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處。尤其，對于裝置實(shí)施例而言，由于其基本相似于方法實(shí)施例，所以描述得比較簡單，相關(guān)之處參見方法實(shí)施例的部分說明即可。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，其中所述作為分離部件說明的單元及模塊可以是或者也可以不是物理上分開的。另外，還可以根據(jù)實(shí)際的需要選擇其中的部分或者全部單元和模塊來實(shí)現(xiàn)本實(shí)施例方案的目的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在不付出創(chuàng)造性勞動的情況下，即可以理解并實(shí)施。

以上所述僅是本發(fā)明的具體實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。