乳腺断层图像重建方法和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明主要涉及乳腺断层摄影技术，尤其涉及一种乳腺断层图像重建方法和装置。
【背景技术】
[0002]乳腺癌在全球范围内都是严重威胁女性健康的重要疾病。乳腺X射线摄影目前被公认为乳腺癌的首选检查方式。近年来，随着影像设备不断更新，数字化乳腺断层合成技术，又称数字乳腺断层摄影(Digital Breast Tomosynthesis, DBT)的出现，使乳腺癌的早期检出和诊断有了进一步的提高。
[0003]数字乳腺断层摄影是一项三维成像技术，它是由一系列从不同角度拍摄所获得的低剂量乳腺投影图像经重建后合成包含一系列高分辨率的断层图像的乳腺三维断层重建图像。这些断层影像单独显示或以连续播放的形式进行动态显示。每个断层图像显示乳腺的每个断层的结构。
[0004]传统的乳腺断层摄影设备所采用的射线源都是单一射线源。因此，传统的乳腺断层图像重建及对应的伪影校正算法及流程也均是对单一光源进行设计的。随着X线光源技术的发展，目前已经开发出了多射线源的新型X线球管。但是传统的重建流程已无法满足此种新型多射线源X线球管的需求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种能够适应多射线源的乳腺断层图像重建方法和装置。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供了一种乳腺断层图像重建方法，包括以下步骤:对投影图像进行预处理；对经过预处理的投影图像进行滤波反投影，生成乳腺三维断层重建图像；去除该乳腺三维断层重建图像中的探测器边缘伪影；去除该乳腺三维断层重建图像中的乳腺边缘伪影；以及去除该乳腺三维断层重建图像中的锯齿伪影。
[0007]在本发明的一实施例中，对该投影图像进行预处理的步骤包括:将乳腺区域从该投影图像中分割出来；对分割后的投影图像进行负片操作；以及对机械设备的几何误差进行校正。
[0008]在本发明的一实施例中，对经过预处理的投影图像进行滤波反投影，生成乳腺三维断层重建图像的步骤包括:对该经过预处理的投影图像进行滤波；对经过滤波的投影图像进行滤波校正以去除高亮伪影；对经过滤波校正的投影图像进行X射线衰减伪影校正；以及对经过X射线衰减伪影校正的投影图像进行反投影重建，生成乳腺三维断层重建图像。
[0009]在本发明的一实施例中，去除该乳腺三维断层重建图像中的锯齿伪影的步骤包括:计算出各角度投影图像中探测器边缘在该乳腺三维断层重建图像中的相应断层图像中的映射位置；确定该断层图像中，乳腺图像区域边缘与各映射位置的交点及其位置信息；基于各交点及与各交点对应的错位信息，在乳腺图像区域中去除各角度投影图像中探测器边缘在该断层图像中的映射位置处的锯齿伪影，其中与交点对应的错位信息是指与该交点对应的锯齿伪影的尖端相对于该交点在水平方向的偏移。
[0010]在本发明的一实施例中，计算出各角度投影图像中探测器边缘在该乳腺三维断层重建图像中的相应断层图像中的映射位置的步骤包括:基于射线源、探测器之间的几何位置关系、各角度投影图像与相应的断层图像之间的几何位置关系，使用图像插值算法将各角度投影图像中像素点的坐标映射到相应的断层图像中；基于探测器的有效成像区域确定各角度投影图像中探测器边缘在相应断层图像中的映射位置。
[0011 ] 在本发明的一实施例中，该图像插值算法包括:双线性插值法和最近邻域插值法。
[0012]在本发明的一实施例中，基于各交点及与各交点对应的错位信息在乳腺图像区域中去除各角度投影图像中探测器边缘在该断层图像中的映射位置处的锯齿伪影包括:创建与该断层图像对应的0-1乳腺模板；在该0-1乳腺模板中，从中央向两侧依次去除各锯齿伪影，包括:将一映射位置的交点对应的锯齿伪影的边缘向内移动一等于该交点对应的错位信息的距离，然后将移动后的边缘与移动前的边缘之间的乳腺图像区域部分置为直接曝光区域部分，并且重新确定乳腺图像区域边缘与下一映射位置的交点；重复上述步骤直到去除各锯齿伪影；以及将该断层图像与该0-1乳腺模板相乘，获得校正后的断层图像。
[0013]在本发明的一实施例中，对投影图像进行预处理的步骤之前还包括:将乳腺断层摄影设备的机械坐标以及投影图像的图像参数进行初始化。
[0014]本发明还提出一种乳腺断层图像重建装置，包括:预处理模块，用于对投影图像进行预处理；滤波反投影模块，连接该预处理模块，用于对经过预处理的投影图像进行滤波反投影，生成乳腺三维断层重建图像；探测器边缘伪影消除模块，连接滤波反投影模块，用于去除该乳腺三维断层重建图像中的探测器边缘伪影；乳腺边缘伪影消除模块，连接该探测器边缘伪影消除模块，用于去除该乳腺三维断层重建图像中的乳腺边缘伪影；以及锯齿伪影消除模块，连接该乳腺边缘伪影消除模块，用于去除该乳腺三维断层重建图像中的锯齿伪影。
[0015]在本发明的一实施例中，该预处理模块执行以下操作:将乳腺区域从投影图像中分割出来；对分割后的投影图像进行负片操作；以及对机械设备的几何误差进行校正。
[0016]在本发明的一实施例中，该滤波反投影模块执行以下操作:对该经过预处理的投影图像进行滤波；对经过滤波的投影图像进行滤波校正以去除高亮伪影；对经过滤波校正的投影图像进行X射线衰减伪影校正；以及对经过X射线衰减伪影校正的投影图像进行反投影重建，生成乳腺三维断层重建图像。
[0017]在本发明的一实施例中，该锯齿伪影消除模块包括:第一子模块，用于计算出各角度投影图像中探测器边缘在相应断层图像中的映射位置；第二子模块，用于确定该断层图像中，乳腺图像区域边缘与各映射位置的交点及其位置信息；第三子模块，用于基于各交点及与各交点对应的错位信息，在乳腺图像区域中去除各角度投影图像中探测器边缘在该断层图像中的映射位置处的锯齿伪影，其中与交点对应的错位信息是指与该交点对应的锯齿伪影的尖端相对于该交点在水平方向的偏移。
[0018]在本发明的一实施例中，该第一子模块执行以下操作以计算出各角度投影图像中探测器边缘在乳腺三维断层重建图像中的相应断层图像的映射位置:基于射线源、探测器之间的几何位置关系、各角度投影图像与相应的断层图像之间的几何位置关系，使用图像插值算法将各角度投影图像中像素点的坐标映射到相应的断层图像中；基于探测器的有效成像区域确定各角度投影图像中探测器边缘在相应断层图像中的映射位置。
[0019]在本发明的一实施例中，该图像插值算法包括:双线性插值法和最近邻域插值法。
[0020]在本发明的一实施例中，该第三子模块执行以下操作:创建与该断层图像对应的
0-1乳腺模板；在该0-1乳腺模板中，从中央向两侧依次去除各锯齿伪影，包括:将一映射位置的交点对应的锯齿伪影的边缘向内移动一等于该交点对应的错位信息的距离，然后将移动后的边缘与移动前的边缘之间的乳腺图像区域部分置为直接曝光区域部分，并且重新确定乳腺图像区域边缘与下一映射位置的交点；重复上述