专利名称：Ct图像重建方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及CT图像领域，尤其涉及一种CT图像重建方法及装置。
背景技术：
自从1972年Hounsfield发明了第一台CT机，CT技术给医学诊断和工业无损检测带来了革命性的影响，CT已经成为医疗、生物、航空航天、国防等行业重要的检测手段之一。随着技术的进步，CT扫描模式和成像方法也在不断地改进，三维锥束CT已经成为研究和应用的主流。X射线锥束CT已经在医学临床、安全检查、无损检测等领域得到了广泛的应用。特别是基于圆轨道扫描的锥束CT系统由于其在机械、电控等方面相对简单，易于工程实现，因此在临床、安检和工业无损检测应用非常广泛。在圆轨道锥束CT重建方法中，应用最广泛的是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，滤波反投影)方法在三维情况下的近似扩展。该FDK方法包括如下步骤首先对投影数据进行加权处理；然后对不同投影角度的投影数据进行水平方向上的一维滤波；最后沿X射线逆方向进行三维反投影得到物体最终的三维重建图像。因此可知FDK方法的体素重建值是在360°投影角度范围内通过该体素的射线贡献之和，所以圆轨道锥束FDK方法作为一种近似方法，具有数学公式简单、方法计算快速、 易于工程实现等特点，并且当锥角比较小的时候(一般在士5°以内)，能够取得很好的重建效果，因此在实际工程应用中得到了广泛认可。但是，FDK方法也存在一定的问题由于圆轨道扫描本身不满足锥束精确重建的数据完备性条件，存在雷当(Radon)数据缺失问题；因此，当锥束锥角增大时，FDK方法重建结果会产生严重的锥束伪影，在远离扫描轨道平面内FDK重建数值快速下降，使得该方法在平板探测器CT成像系统中的应用受到了很大限制。为了改善大锥角下圆轨道FDK方法的图像重建质量，在FDK方法的基础上，提出了多种改进的 FDK 方法，例如 P-FDK(parallel FDK)、T-FDK(tent-FDK)、HT-FDK(hybrid tent-FDK)、EFDK(extended FDK)等。在这些改进的FDK类方法中，由于P-FDK和T-FDK方法简单，易于在工程中实现，因此得到了较为广泛的应用，下面简单介绍一下这两种方法。P-FDK方法是将锥束投影数据通过重排获得平行的扇束投影数据，然后再通过滤波反投影方法重建出物体的三维图像。如
图1(a)所示，其是使用平板探测器的圆轨道锥束 CT系统扫描示意图，S( β)表示X光源在圆轨道上的位置，β表示投影在圆轨道上的角度采样位置。Ρ(β，a，b)表示平板探测器上的投影数据，(a，b)是定义在平板探测器上的直角坐标系，用于表示每条X射线投影在探测器上的位置坐标，R是圆轨道半径；图(b)是利用P-FDK方法把锥束投影重排成平行束的扇束投影，黑色实心点为X光源，在中心虚拟探测器上，重排后的投影数据由于同一角度下平行扇束到虚拟探测器的距离不相同，因此原平板探测器上一行投影对应到该虚拟探测器不再是水平的，而是在一段沿虚拟探测器中心行外凸的曲线上。以平板探测器为例，P-FDK的数据重排公式如公式(1)。本发明后续推导过程也皆以平板探测器为例，其他探测器类型例如柱面探测器等，都可以根据平板探测器做相应变形得到，不做赘述。
权利要求
1.一种CT图像重建方法，其特征在于，包括步骤选取与扫描圆轨道近似曲率的曲线上的同高度的投影数据； 对所选取的投影数据进行加权处理； 对经过加权处理的投影数据沿水平方向进行滤波； 对滤波后的投影数据沿射线方向进行三维反投影。
2.如权利要求1所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤选取与扫描圆轨道近似曲率的曲线上的同高度的投影数据包括按下列公式选取投影数据
3.如权利要求2所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤对所选取的投影数据进行加权处理包括按下列公式对所选取的投影数据进行处理
4.如权利要求3所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤对经过加权处理的投影数据沿水平方向进行滤波包括按下列公式进行滤波
5.如权利要求4所述的CT图像重建方法，其特征在于，所述步骤对滤波后的投影数据沿射线方向进行三维反投影包括按下列公式进行三维反投影2π
6.一种CT图像重建装置，其特征在于，包括重排单元，用于选取与扫描圆轨道近似曲率的曲线上的同高度的投影数据； 加权单元，用于对所选取的投影数据进行加权处理； 滤波单元，用于对经过加权处理的投影数据沿水平方向进行滤波； 反投影单元，对滤波后的投影数据沿射线方向进行三维反投影。
7.如权利要求6所述的CT图像重建装置，其特征在于，所述重排单元按下列公式选取投影数据
8.如权利要求7所述的CT图像重建装置，其特征在于，所述加权单元按下列公式对所选取的投影数据进行处理
9.如权利要求8所述的CT图像重建装置，其特征在于，所述滤波单元按下列公式进行一维斜坡滤波
10.如权利要求9所述的CT图像重建装置，其特征在于，所述反投影单元按下列公式进行三维反投影
全文摘要
本发明公开了一种CT图像重建方法及装置。本发明CT图像重建方法包括步骤选取与扫描圆轨道近似曲率的曲线上的同高度的投影数据；对所选取的投影数据进行加权处理；对经过加权处理的投影数据沿水平方向进行滤波；对滤波后的投影数据沿射线方向进行三维反投影。本发明CT图像重建装置包括重排单元、加权单元、滤波单元和反投影单元。采用本发明的技术方案能够有效地消除大锥角下的锥束伪影。
文档编号G06T11/00GK102456227SQ20101052997
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月28日 优先权日2010年10月28日
发明者康克军, 张丽, 李亮, 肖永顺, 赵自然, 邢宇翔, 陈志强, 黄志峰 申请人:同方威视技术股份有限公司, 清华大学