专利名称：一种稀疏角度ct图像的重建方法
技术领域：
本发明涉及图像数据处理，具体涉及一种稀疏角度CT图像的重建方法，重建后的CT图像可用于临床诊断和图像引导放射治疗。
背景技术：
计算机断层成像技术，即CT (Computed Tomography)是获取病人断层结构信息的必不可少的成像手段。CT图像重建是指，通过探测器采集到的病人的投影数据，利用某种重建方法所得到病人的断层信息。随着平板探测器的飞速发展，锥束CT (Cone Beam CT,CBCT)广泛应用于临床诊断(如胸部成像)和肿瘤放射治疗中的图像引导放射治疗。与传统的乳房X线机照射相比，CBCT重建出的胸部体积信息，其组织检测精度大为提高。在图像 引导放射治疗中，CBCT可以快速重建出病人在某个摆放位置下的高空间分辨力3D图像。高剂量的X射线照射人体，CT可以重建出高质量的医学图像。但是，病人也会随之接收更多的X射线照射，这就增加了病人的诱发癌症和基因缺损以及其他疾病的概率，尤其是在图像引导放射治疗中。CBCT的广泛应用，更是以增大的X射线使用剂量为代价获取高质量医学图像。因此，现在医院所用的CT在保证图像质量的前提下还存在以下缺陷1、要获取几百至近千个CT投影数据,利用滤波反投影(filtered back-projection, FBP)重建方法，才能得到满意的CT图像，因此难免对病人的照射剂量过大；2.获取近千个CT投影数据的扫描时间内，病人有可能会发生身体运动，对后续的成像质量也会产生一定的影响，因此对病人的扫描时间有待进一步缩短。在现有技术中，解决上述问题I的一种方法是，采用降低X射线球管管电流(mAs)来达到降低照射剂量的目的。但是，HlAs的降低，投影数据中的噪声含量也随之增加，这个时候利用FBP方法重建出的图像中含有大量的噪声，再经过图像域的一般滤波方法处理依然不能得到较好的图像质量，甚至会滤掉图像中的细节信息。解决上述问题2的一种方法是，在维持mAs正常的情况下，通过增大采样间隔，降低投影数据的数量，达到总体剂量的下降。但是由于投影数量大为减少，以至于用传统的FBP方法重建出来的图像含有严重的条状伪影。公开号为CN 102314698A专利申请公开了一种“基于阿尔法散度约束的全变分最小化剂量CT重建方法”，该方法先利用射线源旋转一周所采集984个低剂量投影数据通过FBP算法得到初值图像,然后利用改进的EM (expectation maximization)算法进行保真重建，最后，进行全变分恢复，并与改进的EM算法进行交替迭代，直至满足相邻两次的全变分恢复的图像差小于某一设定的阈值。虽然上述专利申请所述的方法能够在降低mAs情况下通过采集大量低剂量投影数据重建出优质CT图像，但是仍存在以下方面的缺陷1、虽然降低了管电流，但是需要获取近千个投影数据(984个)，因此扫描时间比较长，不可避免会增加病人的运动带来对后期重建图像的质量影响；2、公开号为CN 102314698A的专利申请所述的方法不能适用于稀疏投影CT图像重建，具体表现为重建图像比较模糊。第一个缺点显而易见，容易理解，而对于此缺点，我们将具体分析为何公开号为CN 102314698A的专利申请所述的方法不适用于稀疏投影CT图像重建在公开号为CN 102314698A的专利申请的重建模式(降低管电流)下，由于采集了近千个低剂量投影数据，因此利用FBP重建方法得到的图像，虽然还有大量的噪声，但是图像本身并不模糊，而此时的全变分正好发挥了它的去噪优势，因此得到了高质量图像。而在采集少量正常管电流下的投影数据的情况，由于投影数较少，因此利用FBP重建出的图像本身，不仅含有大量的噪声，而且还含有严重的条状伪影和结构模糊，再利用该专利中的全变分图像恢复方法，此时的全变分图像恢复方法将承担消除噪声、伪影和模糊的艰巨任务，对于去噪声，它表现依然优秀，但是对于去模糊而言，效果却很差，因为，对含有模糊的图像的全变差去模糊，必须要有相应的卷积矩阵进行处理才能去模糊，而卷积矩阵通常是不容易得到的，因此只能“盲”去模糊，从而结果不佳。加之，少量投影下的改进的EM重建的每次迭代后的图像都是含有大量模糊成分的，因此公开号为CN 102314698A的专利申请所述的方法重建稀疏角度CT图像效果欠佳。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种适用于稀疏角度CT图像的重建方法，该方法可显著提高重建图像质量。本发明解决的上述问题的技术解决方案是一种稀疏角度CT图像的重建方法，该方法由以下步骤组成I)获取CT机的系统参数和一周期内的稀疏角度投影数据，并将所获得的稀疏角度投影数据按采集的时间顺序等分成若干组；2)以下式(I)为重建模型采用辅助函数法求解得到的下式(II)所示的迭代运算方法按下述步骤进行重建Da (y, ffx) + ^ I |x| | τν (I)式(I)中，
权利要求
1.一种稀疏角度CT图像的重建方法，该方法由以下步骤组成 1)获取CT机的系统参数和一周期内的稀疏角度投影数据，并将所获得的稀疏角度投影数据按采集的时间顺序等分成若干组； 2)以下式(I)为重建模型采用辅助函数法求解得到的下式(II)所示的迭代运算方法按下述步骤进行重建 Da (y, Wx) + β I X I I tv ( I ) 式(I)中，
2.根据权利要求I所述的一种稀疏角度CT图像的重建方法，其特征在于，所述的调整y和Wx之间差别的参数a =-1，所述的正则化系数β =0.001。
全文摘要
本发明涉及一种图像处理方法，具体涉及一种稀疏角度CT图像的重建方法，该方法由以下步骤组成1)获取CT机的系统参数和一周期内的稀疏角度投影数据，并将所获得的稀疏角度投影数据按采集的时间顺序等分成若干组；2)以式(Ⅰ)为重建模型采用辅助函数法求解得到的式(Ⅱ)所示的迭代运算方法进行循环迭代运算，当循环次数达到预设的次数时即停止迭代运算，并将当前所得到的迭代运算结果即作为重建图像。本发明重建方法所得到的重建图像不仅组织结构明显清晰，而且整幅图的对比度显著提升。
文档编号G06T11/00GK102663790SQ20121014084
公开日2012年9月12日 申请日期2012年5月8日 优先权日2012年5月8日
发明者周凌宏, 徐圆, 齐宏亮 申请人:南方医科大学