專利名稱：Ct圖像重建方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及CT圖像領(lǐng)域，尤其涉及一種CT圖像重建方法及裝置。
背景技術(shù)：
自從1972年Hounsfield發(fā)明了第一臺(tái)CT機(jī)，CT技術(shù)給醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)無損檢測(cè)帶來了革命性的影響，CT已經(jīng)成為醫(yī)療、生物、航空航天、國(guó)防等行業(yè)重要的檢測(cè)手段之一。隨著技術(shù)的進(jìn)步，CT掃描模式和成像方法也在不斷地改進(jìn)，三維錐束CT已經(jīng)成為研究和應(yīng)用的主流。X射線錐束CT已經(jīng)在醫(yī)學(xué)臨床、安全檢查、無損檢測(cè)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。特別是基于圓軌道掃描的錐束CT系統(tǒng)由于其在機(jī)械、電控等方面相對(duì)簡(jiǎn)單，易于工程實(shí)現(xiàn)，因此在臨床、安檢和工業(yè)無損檢測(cè)應(yīng)用非常廣泛。在圓軌道錐束CT重建方法中，應(yīng)用最廣泛的是1984年由Feldkamp等人提出的FDK方法(Feldkamp. L. A.，L. C. Davis, and J. W. Kress. Practical cone-beam algorithm[J]. Journal of the Optical Society of America,1984, (1) :612-619.)。FDK方法可以看作是扇束FBP (Filtered Backpro jection，濾波反投影)方法在三維情況下的近似擴(kuò)展。該FDK方法包括如下步驟首先對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理；然后對(duì)不同投影角度的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行水平方向上的一維濾波；最后沿X射線逆方向進(jìn)行三維反投影得到物體最終的三維重建圖像。因此可知FDK方法的體素重建值是在360°投影角度范圍內(nèi)通過該體素的射線貢獻(xiàn)之和，所以圓軌道錐束FDK方法作為一種近似方法，具有數(shù)學(xué)公式簡(jiǎn)單、方法計(jì)算快速、 易于工程實(shí)現(xiàn)等特點(diǎn)，并且當(dāng)錐角比較小的時(shí)候(一般在士5°以內(nèi))，能夠取得很好的重建效果，因此在實(shí)際工程應(yīng)用中得到了廣泛認(rèn)可。但是，F(xiàn)DK方法也存在一定的問題由于圓軌道掃描本身不滿足錐束精確重建的數(shù)據(jù)完備性條件，存在雷當(dāng)(Radon)數(shù)據(jù)缺失問題；因此，當(dāng)錐束錐角增大時(shí)，F(xiàn)DK方法重建結(jié)果會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的錐束偽影，在遠(yuǎn)離掃描軌道平面內(nèi)FDK重建數(shù)值快速下降，使得該方法在平板探測(cè)器CT成像系統(tǒng)中的應(yīng)用受到了很大限制。為了改善大錐角下圓軌道FDK方法的圖像重建質(zhì)量，在FDK方法的基礎(chǔ)上，提出了多種改進(jìn)的 FDK 方法，例如 P-FDK(parallel FDK)、T-FDK(tent-FDK)、HT-FDK(hybrid tent-FDK)、EFDK(extended FDK)等。在這些改進(jìn)的FDK類方法中，由于P-FDK和T-FDK方法簡(jiǎn)單，易于在工程中實(shí)現(xiàn)，因此得到了較為廣泛的應(yīng)用，下面簡(jiǎn)單介紹一下這兩種方法。P-FDK方法是將錐束投影數(shù)據(jù)通過重排獲得平行的扇束投影數(shù)據(jù)，然后再通過濾波反投影方法重建出物體的三維圖像。如

圖1(a)所示，其是使用平板探測(cè)器的圓軌道錐束 CT系統(tǒng)掃描示意圖，S( β)表示X光源在圓軌道上的位置，β表示投影在圓軌道上的角度采樣位置。Ρ(β，a，b)表示平板探測(cè)器上的投影數(shù)據(jù)，(a，b)是定義在平板探測(cè)器上的直角坐標(biāo)系，用于表示每條X射線投影在探測(cè)器上的位置坐標(biāo)，R是圓軌道半徑；圖(b)是利用P-FDK方法把錐束投影重排成平行束的扇束投影，黑色實(shí)心點(diǎn)為X光源，在中心虛擬探測(cè)器上，重排后的投影數(shù)據(jù)由于同一角度下平行扇束到虛擬探測(cè)器的距離不相同，因此原平板探測(cè)器上一行投影對(duì)應(yīng)到該虛擬探測(cè)器不再是水平的，而是在一段沿虛擬探測(cè)器中心行外凸的曲線上。以平板探測(cè)器為例，P-FDK的數(shù)據(jù)重排公式如公式(1)。本發(fā)明后續(xù)推導(dǎo)過程也皆以平板探測(cè)器為例，其他探測(cè)器類型例如柱面探測(cè)器等，都可以根據(jù)平板探測(cè)器做相應(yīng)變形得到，不做贅述。
權(quán)利要求
1.一種CT圖像重建方法，其特征在于，包括步驟選取與掃描圓軌道近似曲率的曲線上的同高度的投影數(shù)據(jù)； 對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理； 對(duì)經(jīng)過加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)沿水平方向進(jìn)行濾波； 對(duì)濾波后的投影數(shù)據(jù)沿射線方向進(jìn)行三維反投影。
2.如權(quán)利要求1所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟選取與掃描圓軌道近似曲率的曲線上的同高度的投影數(shù)據(jù)包括按下列公式選取投影數(shù)據(jù)
3.如權(quán)利要求2所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理包括按下列公式對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
4.如權(quán)利要求3所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟對(duì)經(jīng)過加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)沿水平方向進(jìn)行濾波包括按下列公式進(jìn)行濾波
5.如權(quán)利要求4所述的CT圖像重建方法，其特征在于，所述步驟對(duì)濾波后的投影數(shù)據(jù)沿射線方向進(jìn)行三維反投影包括按下列公式進(jìn)行三維反投影2π
6.一種CT圖像重建裝置，其特征在于，包括重排單元，用于選取與掃描圓軌道近似曲率的曲線上的同高度的投影數(shù)據(jù)； 加權(quán)單元，用于對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理； 濾波單元，用于對(duì)經(jīng)過加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)沿水平方向進(jìn)行濾波； 反投影單元，對(duì)濾波后的投影數(shù)據(jù)沿射線方向進(jìn)行三維反投影。
7.如權(quán)利要求6所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述重排單元按下列公式選取投影數(shù)據(jù)
8.如權(quán)利要求7所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述加權(quán)單元按下列公式對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行處理
9.如權(quán)利要求8所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述濾波單元按下列公式進(jìn)行一維斜坡濾波
10.如權(quán)利要求9所述的CT圖像重建裝置，其特征在于，所述反投影單元按下列公式進(jìn)行三維反投影
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CT圖像重建方法及裝置。本發(fā)明CT圖像重建方法包括步驟選取與掃描圓軌道近似曲率的曲線上的同高度的投影數(shù)據(jù)；對(duì)所選取的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)處理；對(duì)經(jīng)過加權(quán)處理的投影數(shù)據(jù)沿水平方向進(jìn)行濾波；對(duì)濾波后的投影數(shù)據(jù)沿射線方向進(jìn)行三維反投影。本發(fā)明CT圖像重建裝置包括重排單元、加權(quán)單元、濾波單元和反投影單元。采用本發(fā)明的技術(shù)方案能夠有效地消除大錐角下的錐束偽影。
文檔編號(hào)G06T11/00GK102456227SQ20101052997
公開日2012年5月16日 申請(qǐng)日期2010年10月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月28日
發(fā)明者康克軍, 張麗, 李亮, 肖永順, 趙自然, 邢宇翔, 陳志強(qiáng), 黃志峰 申請(qǐng)人:同方威視技術(shù)股份有限公司, 清華大學(xué)