改善图像分辨率的系统和方法与流程

技术特征：
1.一种使用断层摄影成像系统重建图像的方法，所述方法包括：生成图像第一估计值；在生成图像第一估计值之后，生成图像第二估计值；比较实际投影数据和图像第二估计值的预期投影数据；使用所述比较调整所述第一估计值；生成对应于断层摄影成像系统的真实X射线源的虚拟X射线源；生成包括多个对应于所述断层摄影成像系统的真实X射线探测器阵列的虚拟探测元的虚拟X射线探测面，所述真实X射线探测器阵列包括多个虚拟探测元所对应于的多个探测器单元；使用虚拟X射线源和虚拟X射线探测器确定包括表示图像体素的X射线密度的值的图像体数据；赋予实际投影数据的第一部分和第一正投影函数第一权重，其中实际投影数据的第一部分和第一正投影函数是当虚拟X射线源处于第一位置时所生成的并用于重建图像体素；赋予实际投影数据的第二部分和第二正投影函数第二权重，其中实际投影数据的第二部分和第二正投影函数是当虚拟X射线源处于第二位置时所生成的并用于重建图像体素，所述第二权重小于所述第一权重，且所述第一位置比所述第二位置更接近所述图像体素；使用图像体数据调整所述第一估计值；和基于图像的经调整的第一估计值输出图像，所述输出图像的分辨率高于所述第一估计值的分辨率。2.权利要求1所述的方法，还包括使用一系列图像的后来的估计值迭代调整所述第一估计值。3.权利要求2所述的方法，其中迭代调整所述第一估计值还包括用现有的估计值替代先前的估计值以确定之后的估计值。4.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整第一估计值还包括使用图像体数据的函数调整第一估计值，其中所述函数使用实际投影数据，正投影函数，正则化函数，和失真量度中的至少一个来调整所述第一估计值。5.权利要求4所述的方法，其中使用图像体数据的函数还包括使用作为函数，其中是调整的第一估计值，r是图像体数据，D是失真量度，p是实际投影数据，F(r)是正投影函数，以及U(r)是正则化函数。6.权利要求5所述的方法，还包括，当一系列估计值用于调整所述第一估计值时，用来自前一次迭代的替代本次迭代中的r以确定之后的7.权利要求4所述的方法，还包括使用失真量度，该失真量度为实际投影数据和图像第一估计值的正投影函数之间失配的量度。8.权利要求4所述的方法，还包括使用失真量度，该失真量度是非负凸函数、概率密度函数的负对数和加权平方函数之一。9.权利要求4所述的方法，还包括使用正则化函数，该正则化函数根据相邻图像体素中至少一个的值补偿图像体素的值。10.权利要求4所述的方法，还包括使用正则化函数，该正则化函数根据与该图像体素不相邻并与该图像体素相隔预定间距的至少一个图像体素的值补偿该图像体素的值。11.权利要求4所述的方法，还包括调整邻近图像体素并补偿图像体素的值的图像体素的数目以达到以下的至少一种：相对于图像体素的第一空间分辨率提高图像体素的空间分辨率，在图像的视场内获得均匀的空间分辨率，在图像的视场内获得各向同性的空间分辨率，和在图像的视场内获得预定的空间分辨率。12.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整所述第一估计值还包括对所述图像体素应用正投影函数以生成包括至少一个虚拟探测面的虚拟探测元的正投影区。13.权利要求12所述的方法，其中对图像体素应用正投影函数还包括沿虚拟探测面的虚拟探测器行和虚拟探测面的虚拟探测器信道中至少一个调整图像体素相对于正投影区的尺寸。14.权利要求13所述的方法，其中调整图像体素的尺寸还包括调整图像体素的尺寸以提高图像体素的空间分辨率，这是与所述调整第一估计值的前一次迭代过程中确定的图像体素的之前空间分辨率相比而言的。15.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整所述第一估计值还包括通过从虚拟X射线源以一定的投影角将图像体素正投影在虚拟探测面上，确定贡献于图像体素的分辨率的一组虚拟探测元。16.权利要求15所述的方法，其中确定一组虚拟探测元还包括：将图像体素正投影在虚拟探测面上以在虚拟探测面上生成图像体素的阴影；和在生成的阴影内选择一组虚拟探测元作为确定组的虚拟探测元。17.权利要求15所述的方法，其中确定一组虚拟探测元还包括：通过使多条射线从虚拟X射线源延伸到虚拟探测面上以在虚拟探测面上产生正投影表面，将图像体素正投影在虚拟探测面上；和在正投影表面内选择虚拟探测元作为确定组的虚拟探测元。18.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整所述第一估计值还包括将虚拟探测元之一的尺寸调整为以下之一：大于和小于真实X射线探测器阵列的探测器单元的相应尺寸。19.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整所述第一估计值还包括确定在虚拟探测面内并且用于重建图像体数据的一组虚拟探测元的多个值。20.权利要求19所述的方法，其中确定一组虚拟探测元的多个值还包括给虚拟探测面的预定部分内的每个虚拟探测元赋值。21.权利要求19所述的方法，其中确定一组虚拟探测元的多个值还包括根据沿虚拟探测器行轴和虚拟探测器信道轴之一的每个虚拟探测元离虚拟探测面上预定点的距离给每个虚拟探测元赋值。22.权利要求19所述的方法，其中确定一组虚拟探测元的多个值还包括在虚拟探测面的预定部分内根据预定曲线函数给每个虚拟探测元赋值。23.权利要求19所述的方法，其中确定一组虚拟探测元的多个值还包括在虚拟探测面内根据多个预定条件给每个虚拟探测元赋值。24.权利要求1所述的方法，其中使用图像体数据调整所述第一估计值还包括在虚拟探测面内确定多个虚拟探测元以在图像的视场内获得均匀的空间分辨率。25.权利要求1所述的方法，其中赋予第一权重还包括使用第一失真量度以赋予第一权重，并且赋予第二权重还包括使用第二失真量度以赋予第二权重，所述第二失真量度不同于所述第一失真量度。26.一种断层摄影成像系统，其包括：X射线源，其配置为生成射线束；探测器阵列，其配置为接收射线束；和与所述X射线源和所述探测器阵列相通的图像重建器用于接收图像数据，所述图像重建器配置为：生成图像第一估计值；在生成图像第一估计值之后，生成图像第二估计值；比较实际投影数据和图像第二估计值的预期投影数据；使用所述比较调整所述第一估计值；生成对应于断层摄影成像系统的真实X射线源的虚拟X射线源；生成包括多个对应于所述断层摄影成像系统的真实X射线探测器阵列的虚拟探测元的虚拟X射线探测面，所述真实X射线探测器阵列包括多个虚拟探测元所对应于的多个探测器单元；使用虚拟X射线源和虚拟X射线探测器确定包括表示图像体素的X射线密度的值的图像体数据；和如下调整第一估计值：对正投影函数应用图像体素以生成包括虚拟探测面的至少一个虚拟探测元的正投影区；通过从虚拟X射线源以一定的投影角将图像体素正投影在虚拟探测面上，确定贡献于图像体素的分辨率的一组虚拟探测元；将虚拟探测元之一的尺寸调整为以下之一：大于和小于真实X射线探测器阵列的探测器单元的相应尺寸；确定在虚拟探测面内且用于重建图像体数据的一组虚拟探测元的多个值；赋予实际投影数据的第一部分和第一正投影函数第一权重，其中实际投影数据的第一部分和第一正投影函数是当虚拟X射线源处于第一位置时所生成的并用于重建图像体素；和赋予实际投影数据的第二部分和第二正投影函数第二权重，其中实际投影数据的第二部分和第二正投影函数是当虚拟X射线源处于第二位置时所生成的并用于重建图像体素，所述第二权重小于所述第一权重，且所述第一位置比所述第二位置更接近图像体素；和基于调节的图像第一估计值输出图像，所述输出图像的分辨率高于所述第一估计值的分辨率。27.一种使用断层摄影成像系统重建图像的方法，所述方法包括：在视场内生成图像第一估计值；在生成图像第一估计值之后，在视场内生成图像第二估计值；比较实际投影数据和图像第二估计值的预期投影数据；使用第二估计值的比较调整所述第一估计值以在视场内生成图像第三估计值；在调整第一估计值以生成第三估计值之后，在视场内生成图像第四估计值；比较实际投影数据和图像第四估计值的预期投影数据；使用第四估计值的比较调整所述第三估计值以在视场内生成图像第五估计值；和基于图像第五估计值输出图像，所述输出图像的分辨率高于所述第一估计值的分辨率。