X射线ct装置以及图像重构方法_3

文档序号:9619595阅读:来源:国知局
FFS投影数据 513(步骤S403)。 虚拟视角生成部126针对上采样后的FFS投影数据513,进一步进行欠缺数据处理 514(步骤S404)。 所谓欠缺数据处理,是指对于在将FFS(+)投影数据、FFS(-)投影数据在视角方向上交 替地组合而得到的FFS投影数据513中产生的欠缺数据,通过使用在视角方向以及通道方 向上相邻的投影数据或其附近的投影数据来进行插值或估算从而进行补足的处理。对于在 通道方向上移动焦点位置而得到的FFS(+)投影数据和FFS(-)投影数据来说,X射线路径 分别不同。因此会得到通道数的2倍的数据。在拍摄时按每1个视角交替地移动焦点位 置来测量投影数据的情况下,由于例如在奇数视角取得FFS(+)投影数据,在偶数视角取得 FFS(-)投影数据,因此在将这些数据交替地组合而得到的FFS投影数据513中,按每1个视 角交错地产生了欠缺数据。 在步骤S404的处理中,进行将这样的欠缺数据补足的欠缺数据处理514。 若得到进行了步骤S404的欠缺数据处理514后的上采样投影数据515,则虚拟视角生 成部126将上采样投影数据515输出至重构运算部127 (步骤S405)。 参照图9以及图10来说明虚拟视角生成处理(D)。 图像运算装置122若取得移动X射线管装置101的焦点而得到的FFS(+)投影数据501 和FFS(-)投影数据502 (步骤S501),则针对FFS(+)投影数据501和FFS(-)投影数据502 分别执行虚拟视角生成504(步骤S502)。然后,通过将上采样后的FFS(+)投影数据511、 FFS(-)投影数据512在视角方向上交替地组合,从而得到上采样后的FFS投影数据513 (步 骤S503)。 虚拟视角生成部126针对上采样后的FFS投影数据513,进一步执行虚拟视角生成 504 (步骤S504)。通过步骤S504的处理,从而得到上采样投影数据516。虚拟视角生成部 126将上采样投影数据516输出至重构运算部127。(步骤S505)。 这里,参照图11来说明虚拟视角的计算方法(上采样方法)。图11所示的各上采样方 法也能够应用于图3的步骤S203、图5的步骤S302、图7的步骤S402、图9的步骤S502以 及步骤S504的虚拟视角生成处理中的任一个。 虚拟视角生成部126 (图像运算装置122)针对要插入的视角(虚拟视角),使用在视角 方向或通道方向上接近的投影数据、或者相对的射线(Ray)的数据(相对数据)、或者相对 数据的视角方向或通道方向上接近的投影数据等,通过插值或估算来计算出虚拟视角的投 影数据。 (使用相对数据生成虚拟视角的上采样方法) 对于在旋转一周(2 31)的拍摄中得到的投影数据来说,能够使用相对的射线的数据 (以下将相对的射线的数据称为相对数据)来生成虚拟视角。参照图ll(a)、(b)来说明以 下例子:针对在旋转一周的拍摄中得到的投影数据,使用相对数据来生成虚拟视角,将视角 数设为2倍。 在图11(a)所示的旋转一周份的投影数据中,Ray31与Ray32相对。即,是相同的X射 线照射路径。Ray31上的点A1以及点A2的相对数据分别为Ray32的点B1以及点B2。点 B1以及点B2如图11(a)所示是实际视角View(2Ym+3i)上的相邻的通道的数据。投影数 据上的点A1以及点B1的关系能够使用函数R(y,Θ),由以下的式(1)来表示,其中该函 数R(Y,Θ)使用了以通道方向为γ、以视角方向为Θ的参数。
[数学式1] RAl(-YmO) = Κβ^Υπ,^γ,,+ Ιτ) * * * (1) 此外,点Α1以及点Β1的通道与视角的关系能够由以下的式(2)、式(3)来表示。
[数学式2]
由此,点A1以及点A2之间的虚拟视角41上的点A1A2能够作为根据实际视角View(2Ym+3i)上的点B1以及点B2求取到的点B1B2,通过以下的式(4)、式(5)来计算出。
[数学式3]
以同样的步骤,根据相对数据来计算出虚拟视角41上的相邻1像素的点(图11 (b)的 点C1C2),通过线性插值能够生成图11 (b)的以双圆形表示的通道数据(点V41b)。重复执 行该操作,来计算出虚拟视角41的各通道数据。对于其他的虚拟视角42、43、...也能够同 样地使用相对数据来计算出各点的通道数据。 在使用了相对数据的虚拟视角的生成方法(上采样方法)中,基于具有相对于应估算 的通道数据(由双圆形表示的点)最接近的生物体信息(透过被检体的测量数据)的相对 数据(实际数据)来计算出虚拟视角的各通道数据。所谓具有最接近的生物体信息的相对 数据,是指在测量到的Ray之中透过路径最近、并且从反方向入射的Ray的数据。特征在于, 有选择地取得Ray,计算根据所选择的Ray而估算的虚拟Ray,生成虚拟视角。通过采用该 手法,从而能够实现通道数保持不变而仅进行视角数的上采样。在2倍采样的情况下,使用 相对数据的2点的平均值等来求取虚拟视角的通道数据,但在N倍采样的情况下,也可以通 过2点间的线性插值或者非线性插值来求取。此外,通过该方法,通道方向的上采样也能够 同时进行。 另外,虚拟视角的生成方法并不限定为如上述那样使用了相对数据的上采样方法。可 以采用如图11(c)所示那样简单地在相邻的视角彼此之间进行插值的2点插值,也可以采 用如图11(d)所示那样使用相邻的视角以及通道的数据来进行插值的4点插值,还可以采 用如图11(e)所示那样基于TV法(TotalVariation)的插值。 此外,上采样投影数据的视角数可以设为如实际数据的1. 5倍等那样包含小数数值的 任意的视角数。例如,在视角方向上部分地增加视角数的情况下,成为小数倍的视角数。如 图12(a)所示,被检体2的剖面是近似于椭圆的形状。因此,如图12(b)所示,也可以在相 当于椭圆的长轴的视角使视角数密集等实现部分的视角数增加,生成小数倍的上采样投影 数据518。 接着,参照图13~图15来说明图2的步骤S104的重构运算处理。 如上所述,若与不使用FFS投影数据的情况相比较,则使用FFS投影数据重构的图像的 空间分辨率有时在图像的中心区域高,随着去往周边部而变得比使用了FFS无的投影数据 的情况低(参照图13)。 图13(b)是表示图13(a)所示的断层像601中的距中心0的距离与空间分辨率的关系 的曲线图606。在使用了FFS投影数据的情况下,在处于从图像中心0至点P。为止的距离 的边界605的内侧的区域(以下称为中心区域604)中,空间分辨率(表现空间分辨率的指 标值)比使用了FFS(无)投影数据的情况高。另一方面,在比边界点P。(图13(a)所示的 边界605)更靠外侧的区域(以下称为周边区域603)中,空间分辨率(表现空间分辨率的 指标值)比使用了FFS(无)投影数据的情况低。 因此,针对已经具有足够的空间分辨率的中心区域604的数据,使用未进行上采样的FFS投影数据(实际数据)来进行图像重构,而针对周边区域603,使用通过虚拟视角生成 而进行上采样后的投影数据来进行图像重构,由此来提高周边区域603的空间分辨率。 通过这样,从而对于中心区域604而言,能够在防止因数据的精细制成而造成的不良 影响的同时提高空间分辨率,并且,对于周边区域603而言,通过生成虚拟视角,从而能够 不降低旋转速度便提高视角数,由此能够提高空间分辨率。 参照图14的流程图来说明重构运算处理的步骤。 首先,重构运算部127取得空间分辨率的边界点P。(步骤S601)。边界点P。是根据FFS投影数据而得到的空间分辨率与根据FFS无投影数据而得到的空间分辨率发生反转的位 置距拍摄中心的距离。该边界点Pc可根据实验数据预先来求取,并保持于存储装置123等。 作为空间分辨率的评价指标值,有MTF(ModulationTransferFunction)。例如,可以 如MTF50%、10%、2%等这样,按各个不同的空间分辨率指标值来求取上述的边界点P。,由 操作者来进行选择。由于根据检查、诊断目的而要求什么样的画质是不同的,所以较为理想 的是能够根据与其他的画质(噪声等)之间的平衡来选择所需要的空间分辨率。 或者,也可以根据通过MTF50 %、10 %、2 %等多个空间分辨率而得到的边界点P。来求取 成为重心的边界点。 重构运算部127在比边界点P。更靠中心侧的中心区域604使用FFS投影数据的实际 数据,在比边界点P。更靠外侧的周边区域603使用对FFS投影数据进行上采样后的上采样 投影数据,来进行重构运算(步骤S602)。 在周边区域603使用的上采样投影数据可以使用由上述的虚拟视角生成处理(A)~ (D)之中的任意的方法所作成的上采样投影数据。即,既可以如图15(a)所示使用通过图3 以及图4所示的虚拟视角生成处理(A)而生成的上采样投影数据505,又可以如图15(b)所 示使用通过图5以及图6所示的虚拟视角生成处理(B)而生成的上采样投影数据513,也可 以如图15(c)所示使用通过图7以及图8所示的虚拟视角生成处理(C)而生成的上采样投 影数据515,还可以如图15(d)所示使用通过图9以及图10所示的虚拟视角生成处理(D) 而生成的上采样投影数据516。 此外,对于上采样投影数据505、513、515、516来说,虚拟视角的生成方法均可以如上 述那样采用使用了相对数据的上采样方法,也可以采用基于在视角方向上相邻的2点的插 值,或者也可以采用基于在视角方向以及通道方向上相邻的4点的插值,或者还可以是使 用了TV法等的插值等。 在重构运算中,既可以在将FFS投影数据的实际数据和上采样投影数据在投影数
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