专利名称：：图像重构方法和x射线ct装置的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种图像重构方法和X射线CT(ComputedTomography)(计算机断层摄影)装置，特别涉及一种基于X射线CT装置收集的投影数据(projectiondata)通过卷积反向投影(convolutedbackprojection)方法来重构图像的方法，以及进行这种图像重构的X射线CT装置。
背景技术：
：在X射线CT装置中，基于通过扫描(scan)对象得到的投影数据来进行图像重构。在图像重构中使用卷积反向投影法。在傅立叶空间利用滤波(filtering)来进行相当于卷积运算的情况下，也将卷积反向投影法称为滤波反向投影(filteredbackprojection)法。如果降低X射线的强度以减少对象的X射线照射量，投影数据的SNR(signal-to-noiseratio)降低，而重构图像中的噪声(noise)增加。为了去除噪声提高画质，对重构图像进行低通滤波(low-passfiltering)。
发明内容对重构图像的低通滤波，对于除去噪声是有效的但是由于降低了图像的空间分辨率，所以具有难于看出细微构造的缺点。因此，本发明的目的是实现重构噪声少的图像的方法，以及进行这种图像重构的X射线CT装置。(1)为解决上述问题的一个观点的本发明是图像重构方法，其基于投影数据通过卷积反向投影法重构图像，该投影数据是通过X射线CT装置利用X射线扫描对象收集的，其特征在于对投影数据卷积，求出卷积的投影数据；从所述卷积投影数据中提取高通分量；从所述高通分量中提取边缘信息；从所述高通分量中除去边缘信息，求出噪声；从所述投影数据中除去所述噪声，求出修正的投影数据；对所述修正的投影数据进行反向投影。(2)为解决上述问题的其他观点的本发明是X射线CT装置，其具有收集部件，其通过利用X射线扫描对象收集投影数据；重构部件，其基于所述投影数据通过卷积反向投影法重构图像，其特征在于所述重构部件包括对投影数据卷积，求出卷积的投影数据的部件；从所述卷积投影数据中提取高通分量的部件；从所述高通分量中提取边缘信息的部件；从所述高通分量中除去边缘信息，求出噪声的部件；从所述投影数据中除去所述噪声，求出修正的投影数据的部件；对所述修正的投影数据进行反向投影的部件。所述卷积通过在傅立叶空间中进行滤波来进行的，其好处在于可高速运算。所述高通分量的提取，是通过低通滤波所述卷积的投影数据，提取低通分量，从所述卷积的投影数据中除去低通分量来进行的，其好处是准确地提取高通分量。所述边缘信息的提取是通过边缘检测运算进行的，其好处在于准确地进行边缘信息的提取。在上述各观点的发明中，由于对投影数据卷积，求出卷积的投影数据，从卷积投影数据中提取高通分量，从高通分量中提取边缘信息，从高通分量中除去边缘信息，求出噪声，从投影数据中除去所述噪声，求出修正的投影数据，对所述修正的投影数据进行反向投影，所以，能够实现重构噪声少的图像的方法，以及进行这种图像重构的X射线CT装置。图1是X射线CT装置的方框图。图2是表示X射线检测器的构成图。图3是表示X射线照射、检测装置的构成图。图4是表示X射线照射、检测装置和对象的关系的图。图5是表示X射线CT装置的操作的流程图。图6是图像重构的流程图。图7是表示卷积投影数据的收集的示意图。具体实施例方式下面，参照用于实施本发明的最佳实施例。而且，本发明不限于用于实施发明的最佳实施形式。图1是表示X射线CT装置的方框图。该装置是用于实施本发明的最佳方式的一个例子。示出通过该装置的构成，来实现关于X射线CT装置的本发明的最佳形式的一个例子。示出通过该装置的操作，来实施关于图像重构方法的本发明的最佳形式的一个例子。如图1所示，该装置具有扫描台架(gantry)2、摄影台(table)4和操作控制台(console)6。扫描台架2具有X射线管20。从X射线管20发射的未图示的X射线通过准直仪(collimator)22成形(准直collimation)为圆锥(cone)形的X射线光束即锥面光束(conebeam)X射线，照射到X射线检测器24上。X射线检测器24具有与X射线光束的宽度相匹配的排列成矩阵(array)形的多个检测元件。在后面另行说明X射线检测器24的构成。在X射线管20和X射线检测器24之间的空间中，摄影对象被装载在摄影台4上载入。X射线管20、准直仪22和X射线检测器24构成X射线照射、检测装置。在后面另行说明X射线照射、检测装置。数据收集部26连接在X射线检测器24上。数据收集部26收集每个X射线检测器24的检测元件的检测信号作为数字信号(digitaldata)。检测元件的检测信号成为表示利用X射线对对象进行投影的信号。下面，将其称为投影数据或者简称为数据。从X射线管20照射X射线通过X射线控制器(controller)28控制。而且，省略了对X射线管20和X射线控制器28之间连接关系的图示。准直仪22通过准直仪控制器30控制。而且，省略了准直仪22和准直仪控制器30之间连接关系的图示。以上从X射线管20到准直仪控制器30的部件被装载在扫描台架2的旋转部34上。旋转部34的旋转通过旋转控制器36控制。而且，省略了对旋转部34和旋转部控制器36之间的连接关系的图示。操作控制台6具有数据处理装置60。数据处理装置60由例如计算机(computer)等构成。控制接口(interface)62被连接到数据处理装置60上。扫描台架2和摄影台4被连接到控制接口62上。数据处理装置60通过控制接口62控制扫描台架2和摄影台4。扫描台架2内的数据收集部26、X射线控制器28、准直仪控制器30和旋转控制器36通过控制接口62来控制。而且，省略了这些部件和控制接口62之间的分别连接的图示。数据收集缓冲器64被连接到数据处理装置60上。扫描台2的数据收集部26被连接到数据收集缓冲器64上。利用数据收集部26收集的数据通过数据收集缓冲器64输入到数据处理装置60中。存储装置66被连接到数据处理装置60上。通过数据收集缓冲器64和控制接口62分别输入到数据处理装置60中的投影数据被存储到存储装置66中。此外数据处理装置60使用的程序(program)被存储在存储装置66中。通过数据处理装置60执行该程序，执行该装置的操作。数据处理装置60使用通过数据收集缓冲器64收集到存储装置66中的投影数据来进行图像重构。在图像重构中使用例如滤波反向投影(filteredbackprojection)法。在后面另行详细描述图像重构。显示装置68和操作装置70连接到数据处理装置60上。显示装置68由图形显示器(graphicdisplay)等构成。操作装置70由具有定点设备(pointingdevice)的键盘(keyboard)等构成。显示装置68显示从数据处理装置60输出的重构图像或者其它信息。操作装置70由使用者操作，将各种指示或者信息等输入到数据处理装置60中。使用者使用显示装置68和操作装置70交互地(interactive)操作该装置。图2表示X射线检测器24的模式结构。如图2所示，X射线检测器24是将多个X射线检测元件24(ik)排列成2维阵列的多通道(channel)的X射线检测器。多个X射线检测元件24(ik)整体形成弯曲或圆筒凹面形的X射线感光面。i是通道编号，例如i＝1，2，…，1000。k是列编号，例如k＝1，2，…，32。X射线检测元件24(ik)中列编号k相同的元件分别构成检测元件列。而且，X射线检测器24的检测元件列不限于32列，也可以是适当的多个或者单个。X射线检测元件24(ik)由组合闪烁器(scintillato)和光电二极管(photodiode)构成的。而且，不限于此，也可以是例如利用镉碲(CdTe)等的半导体X射线检测元件，或者是利用氙(Xe)气体的电离装置型X射线检测元件。图3表示X射线照射、检测装置中X射线管20和准直仪22和X射线检测器24的相互关系。而且，图3的(a)表示从扫描台架2的正面看的状态，(b)表示从侧面看的状态。如同一个图所示，从X射线管20发射的X射线通过准直仪22成形为圆锥形的X射线束400后照射到X射线检测器24上。在图3(a)中表示圆锥形的X射线束400的一个方向的扩展。下面将该方向称为宽度方向。X射线束400的宽度方向与X射线检测器24的通道的排列方向相一致。(b)表示X射线束400的其它方向的扩展。下面，将该方向称为X射线束400的厚度方向。X射线束400的厚度方向与X射线检测器24的多个检测元件列的布设方向相一致。X射线束400的2个扩展方向相互垂直。使身体轴线与这种X射线束400交叉，例如如图4所示，将装载在摄影台4上的对象8载入到X射线照射空间中。扫描台架2形成为在内部包含X射线照射、检测装置的筒状的构造。X射线照射空间在扫描台架2的筒状构造的内部空间中形成。通过X射线束400切片的对象8的图像投影到X射线检测器24上。利用X射线检测器24，透过对象8的X射线在每个检测器列上检测出来。照射到对象8上的X射线束400的厚度th通过准直仪22的孔径的张开程度来调节。与X射线照射、检测装置的旋转并行，通过如箭头42所示那样将摄影台4沿对象8的身体轴线方向连续地移动，X射线照射、检测装置相对于对象8沿着包围对象8的螺旋状轨道旋转。这样进行所谓的螺旋扫描(helicalscan)。在停止摄影台4的状态，如果旋转X射线照射、检测装置，就进行轴向扫描(axialscan)。将扫描的旋转轴的方向设为z方向，将连接旋转中心和X射线管20的方向设为y方向，将与z方向和y方向垂直的方向设为x方向。这样形成旋转坐标系xyz。每扫描一圈可收集到多个(例如1000个左右)的图象(view)的投影数据。投影数据的收集通过X射线检测器24、数据收集部26、数据收集缓冲器64一系列来进行。说明该装置的操作。图5表示该装置的操作流程(flow)图。如该图所示，在步骤(stage)501进行摄影条件的设定。摄影条件的设定由使用者通过操作装置70来进行。这样，设定摄影部位、管电压、管电流、切片厚度等各种扫描参数(scanparameter)。接下来在步骤503进行扫描。根据在步骤501设定的摄影条件，通过扫描台架2和摄影台4进行扫描。这样，来收集对象8的投影数据。扫描台架2和摄影台4是本发明的收集装置的一个例子。然后，在步骤507重构图像。图像重构由数据处理装置60进行。数据处理装置60是本发明的重构装置的一个例子。数据处理装置60基于利用扫描收集的投影数据，如后面所述，利用滤波反向投影法重构图像。重构的图像在步骤507被显示和存储。图像的显示通过显示装置60来进行。图像的存储通过存储装置66来进行。下面说明图像的重构，图6表示通过数据处理装置60的图像重构的流程图。如该图所示，在步骤601，进行对投影数据的滤波。滤波是在傅立叶空间中的滤波，相当于卷积。投影数据从存储装置66中读取。这样，得到卷积投影数据(convolutedprojectiondata)。如图7所示，卷积投影数据成为在图象、通道空间中的2维数据CPij。卷积投影数据存储在存储装置66中。在步骤601进行滤波的数据处理装置60是求出卷积投影数据的装置的一个例子。接下来，在步骤603进行对卷积投影数据的低通滤波。低通滤波通过下面的公式来进行。LCPij=Σl=-bbΣk=-aaLFkl×CPi+k,j+l---(1)]]>这里，LFkl是2维滤波系数。这样，得到卷积的投影数据的低通分量(low-passcomponent)LCPij。LCPij存储在存储装置66中。然后，在步骤605，将低通分量从卷积投影数据中减去(subtraction)。减法通过下面的公式来进行。HCPij＝CPij-LCPij(2)这样，得到卷积投影数据的高通分量(high-passcomponent)HCPij。HCPij存储在存储装置66中。通过在步骤603和步骤605的处理，从卷积投影数据中提取高通分量。进行步骤603和605的处理的数据处理装置60是提取高通分量的装置的一个例子。高通分量HCPij以噪声为主体，也含有表示边缘的信息。因而，接下来，在步骤607进行边缘的检测。边缘检测通过下面的公式来进行。Elij＝f(HCPkl)wherefisanedgedetectionfunctionk∈{-c，-c+1，…，0，…，c-1，c}l∈{-d，-d+1，…，0，…，d-1，d}(3)这样，提取边缘信息Elij。Elij存储在存储装置66中。对边缘信息Elij还进行如下面公式的处理的好处在于提高了边缘信息的可靠性。在步骤607进行边缘检测的数据处理装置60是提取边缘信息的装置的一个例子。然后，在步骤609从高通分量中减去边缘信息。减法通过下面的公式来进行。Noiseij＝HCPij-Elij′(5)这样求出噪声。在步骤609求出噪声的数据处理装置60是求出噪声的装置的一个例子。噪声存储在存储装置66中。接下来，在步骤611，从卷积投影数据中减去噪声。减法通过下面的公式来进行。nrCPij＝CPij-Noiseij(6)这样求出修正投影数据(amendedprojectiondata)。修正投影数据存储在存储装置66中。在步骤611求出修正投影数据的数据处理装置60是求出修正投影数据装置的一个例子。然后，在步骤613使用修正投影数据进行反向投影。在步骤613进行反向投影的数据处理装置60是反向投影装置的一个例子。通过反向投影得到重构图像。重构图像存储在存储装置66中。由于修正投影数据成为除去噪声的投影数据，所以重构图像不含有噪声。由于除去噪声不是象现有技术那样对重构图像低通滤波，而是对卷积投影数据，区别噪声和边缘信息，除去噪声，所以，能够仅除去噪声而不损害重构图像的空间分辨率。权利要求1.一种图像重构方法，基于投影数据通过卷积反向投影法重构图像，该投影数据是通过X射线CT装置利用X射线扫描对象收集的，其特征在于对投影数据卷积，求出卷积投影数据；从所述卷积投影数据中提取高通分量；从所述高通分量中提取边缘信息；从所述高通分量中除去所述边缘信息，求出噪声；从所述投影数据中除去所述噪声，求出修正投影数据；对所述修正投影数据进行反向投影。2.根据权利要求1所述的图像重构方法，其特征在于所述卷积是通过在傅立叶空间的滤波进行的。3.根据权利要求1或2所述的图像重构方法，其特征在于所述高通分量的提取是通过下述来进行的对所述卷积投影数据低通滤波，提取低通分量；从所述卷积投影数据中除去该低通分量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的图像重构方法，其特征在于所述边缘信息的提取是通过边缘检测运算来进行。5.一种X射线CT装置，具有收集部件，通过利用X射线扫描对象收集投影数据；重构部件，基于所述投影数据通过卷积反向投影法重构图像，其特征在于所述重构部件包括对投影数据卷积，求出卷积投影数据的部件；从所述卷积投影数据中提取高通分量的部件；从所述高通分量中提取边缘信息的部件；从所述高通分量中除去所述边缘信息，求出噪声的部件；从所述投影数据中除去所述噪声，求出修正投影数据的部件；对所述修正投影数据进行反向投影的部件。6.根据权利要求5所述的X射线CT装置，其特征在于所述卷积是通过在傅立叶空间的滤波进行的。7.根据权利要求5或6所述的X射线CT装置，其特征在于所述高通分量的提取是通过下述来进行的对所述卷积投影数据低通滤波，提取低通分量；从所述卷积投影数据中除去该低通分量。8.根据权利要求5至7中任一项所述的X射线CT装置，其特征在于所述边缘信息的提取通过边缘检测运算来进行。全文摘要实现一种重构噪声少的图像的方法，以及进行这种图像重构的X射线CT装置。解决方法是，对投影数据卷积，求出卷积投影数据(601)；从卷积投影数据中提取高通分量(603，605)；从高通分量中提取边缘信息(607)；从高通分量中除去边缘信息，求出噪声(609)；从投影数据中除去所述噪声，求出修正投影数据(611)；对修正投影数据进行反向投影(613)。文档编号G06T11/00GK1614636SQ20031012036公开日2005年5月11日申请日期2003年11月6日优先权日2003年11月6日发明者丁玮,魏涛,晏雄伟,王学礼申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司