一种迭代重建的系统和方法与流程

本申请本申请涉及图像重建，更具体地涉及一种迭代重建的系统和方法。

背景技术：

非侵入性成像技术可以获得对象的内部结构的图像数据，而无需对对象执行侵入性过程。计算机断层扫描(ct)、正电子发射断层扫描(pet)、磁共振成像(mri)等成像技术利用各种物理原理来获取图像数据并提供对象的图像。图像重建的方法之一是迭代重建。迭代重建是指通过根据测量数据与来自图像的当前估计的模拟测量之间的匹配的质量重复调整现有估计来形成图像的技术。然而，迭代重建技术通常是计算量大且耗时的。缓慢的重建速度是迭代重建的最大挑战之一。因此，期望加速迭代重建。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供一种迭代重建的系统和方法，通过执行最小值反投影生成空气掩膜，基于生成的空气掩膜进行迭代重建可以加快迭代重建的速度。

为达到上述发明目的，本申请提供的技术方案如下：

根据本申请的一个方面，提供了一种迭代重建的方法，所述方法可以用于重建图像，所述图像可以包括至少一个元素，所述至少一个元素中的每个元素可以是像素或体素。所述方法还可以包括获取由成像设备从至少一个角度检测到的原始数据；通过对所述原始数据执行滤波反投影来生成第一种子图像；通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜；以及基于所述第一种子图像、所述第一空气掩膜和所述原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。

在一些实施例中，所述至少一个图像可以包括3d图像或体图像。

在一些实施例中，所述第一空气掩膜可以包括对所述成像设备中的辐射射线具有零衰减的至少一个元素。

在一些实施例中，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜还可以包括，对所述至少一个图像的每个元素，可以通过指定所述原始数据或修改后的数据的一部分的最小的原始数据作为所述每个元素的反投影值来执行最小值反投影，所述原始数据的所述部分可以与所述每个元素相关并且是可以从所述至少一个角度检测的，所述修改后的数据可以是基于所述原始数据通过插值生成的；可以基于与所述至少一个元素相关的至少一个反投影值生成第二种子图像；以及可以基于第二阈值，通过对所述第二种子图像执行阈值处理来生成所述第一空气掩膜。

在一些实施例中，所述原始数据可以是由所述成像设备的至少一个检测器检测的，所述至少一个检测器可以沿通道方向和行方向排列，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜可以进一步包括：在执行所述最小值反投影之前，可以在所述通道方向上对所述原始数据执行一维低通滤波。

在一些实施例中，所述原始数据可以对应于正弦图，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜可以进一步包括：在执行所述最小值反投影之前，可以对所述原始数据执行二维低通滤波。

在一些实施例中，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜可以进一步包括：可以基于第三阈值，通过对所述第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜；以及可以基于所述第一空气掩膜和所述第二空气掩膜通过执行布尔运算来修改所述第一空气掩膜。

在一些实施例中，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜可以进一步包括：可以通过从所述第一种子图像中减去外环背景或对所述第一种子图像执行二维低通滤波中的至少一种来修改所述第一种子图像；可以基于第三阈值，通过对所述修改后的第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜；以及可以基于所述第一空气掩膜和所述第二空气掩膜通过执行布尔运算来修改所述第一空气掩膜。

在一些实施例中，通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜可以进一步包括：可以对所述修改后的第一空气掩膜执行形态学运算。

在一些实施例中，所述第一空气掩膜可以是根据至少一个像素块确定的，其中，所述至少一个像素块中的每个像素块可以包括n×m个像素。

在一些实施例中，所述迭代重建可以包括至少一个前向投影和至少一个反投影，并且所述第一空气掩膜可以被用于所述至少一个前向投影和所述至少一个反投影中。

在一些实施例中，可以在所述迭代重建的至少一次迭代中更新所述第一空气掩膜。

在一些实施例中，可以通过从所述第一种子图像中减去外环背景来修改所述第一种子图像。

根据本申请的另一个方面，提供了一种迭代重建的系统，所述系统用于重建图像，所述系统可以包括至少一个处理器；以及被配置为存储指令的存储器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器可以用于执行以下操作：获取由成像设备从至少一个角度检测到的原始数据；通过对所述原始数据执行滤波反投影来生成第一种子图像；通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜；以及基于所述第一种子图像、所述第一空气掩膜和所述原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。

根据本申请的另一个方面，提供了一种迭代重建的系统，所述系统用于重建图像，所述系统可以包括获取模块、种子图像生成模块、空气掩膜生成模块和重建模块；所述获取模块可以用于获取由成像设备从至少一个角度检测到的原始数据；所述种子图像生成模块可以用于通过对所述原始数据执行滤波反投影来生成第一种子图像；所述空气掩膜生成模块可以用于通过对所述原始数据执行最小值反投影来确定第一空气掩膜；以及所述重建模块可以用于基于所述第一种子图像、所述第一空气掩膜和所述原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。

根据本申请的另一个方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质可以存储计算机指令，所述计算机指令执行时，执行所述的迭代重建的方法

因为采用了以上的技术方案，本申请具有以下技术效果：

一、通过最小值滤波反投影生成的空气掩膜精度高、质量好；

二、基于上述空气掩膜进行迭代重建，可以加快迭代重建的速度并改善重建图像的质量。

附加特征将在下面的描述中部分地阐述，通过研究以下附图，对于本领域的技术人员而言所述附加特征是显而易见的，或者可以通过实施例的生产或操作来了解所述附加特征。本发明中的特征可以通过实践或使用下面详细描述的方法、手段或其组合的各个方面来实现和获得。

附图说明

本申请将结合示例性实施例进一步进行描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。附图未按比例绘制。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在附图多种视图下的实施例中，相似的编号表示相似的结构，并且其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性成像系统的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的可用于实现处理设备的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的示意图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的重建至少一个图像的示例性过程的流程图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的流程图；

图7a-7d是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图；

图8a-8d是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图；

图9是根据本申请的一些实施例所示的修改空气掩膜的示例性过程的流程图；

图10a是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图；

图10b是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图；

图11a示出了对应于图10a中描述的空气掩膜的空气掩膜种子图像；

图11b示出了对应于图10b中描述的空气掩膜的空气掩膜种子图像；

图12a是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图；

图12b是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的另一示例性过程的示意图；

图13a和13b是根据本申请的一些实施例所示的没有截断的对象的一部分的示例性空气掩膜种子图像；

图13c示出了基于与图13a和13b中同一对象的相同原始数据生成的示例性滤波反投影种子图像；

图13d和13e是根据本申请的一些实施例所示的具有截断的对象的另一部分的示例性空气掩膜种子图像；

图13f示出了基于与图13d和13e中同一对象的相同原始数据生成的示例性滤波反投影种子图像；

图14a是根据本申请的一些实施例所示的重建至少一个图像的示例性过程的流程图；

图14b是根据本申请的一些实施例所示的示例性外环的示意图；

图15是根据本申请的一些实施例所示的示例性种子图像校正模块的示意图；

图16是根据本申请的一些实施例所示的生成校正后的种子图像的示例性过程的流程图；

图17是根据本申请的一些实施例所示的生成背景图像的示例性过程的流程图；

图18是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图；

图19是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性中间图像的示意图；

图20示出了第四子区域中多个行中的多个参考值的示意图；

图21a是根据本申请的一些实施例所示的示例性初始圆形图像的示意图；

图21b是根据本申请的一些实施例所示的示例性背景图像的示意图；

图22是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的流程图；

图23是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的示意图；

图24是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的流程图；以及

图25是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的示意图。

具体实施方式

在以下描述中，具体细节通过示例阐述以便于提供对本披露的全面理解。显而易见地，对于本领域技术人员来讲，本申请可以在不采用所述细节的情况下实施。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的一些方面，本申请已经以相对较高的层次描述了众所周知的方法、程序、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，对本申请披露的实施例进行的各种修改是显而易见的，并且本文中定义的通则在不背离本申请的精神及范围的情况下，可以适用于其他实施例及应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是要符合与权利要求一致的最广泛范围。

本文中所使用的术语仅用于描述特定示例性实施例，并不限制本申请的范围。如本申请所使用的“一”、“一个”、“所述”、“该”等词语并非特指单数，也可包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本说明书中，术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加至少一个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

应当理解的是，本文使用的术语“系统”、“单元”、“模块”和/或“块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元素、部件、部分或组件的方法。然而，如果其他表达可以实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。

一般而言，本申请中的“模块”、“单元”和/或“块”指的是存储在硬件、固件中的逻辑或一组软件指令。这里所指的“模块”、“单元”和/或“块”能够通过软件和/或硬件模块执行，也可以被存储于任何一种计算机可读的非临时媒介或其他存储设备中。在一些实施例中，软件模块/单元/块可以被编译并连接到一个可执行的程序中。这里的软件模块可以对自身或其他模块/单元/块传递的信息作出回应，并且/或者可以在检测到某些事件或中断时作出回应。被配置为在计算设备(例如，图2所示的处理器210)上执行的软件模块/单元/块可以被提供在诸如光盘、数字视频盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质的计算机可读介质上，或者作为数字下载(可以存储在压缩包或安装包内，在执行之前需要安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的存储在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以被植入在固件中，例如可擦可编程只读存储器(eprom)。应当进一步理解，硬件模块/单元/块可以包括连接的逻辑组件，诸如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。这里描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实施为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。一般来说，这里描述的模块/单元/块是指逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合或者被划分成子模块/子单元/子块，而不管它们的物理组织或存储。

应当理解，当一单元、引擎、模块或块“位于”、“连接到”或“耦合到”另一单元、引擎、模块或块时，除非上下文另有明确说明，这些单元、引擎、模块或块可以直位于、连接到或耦合到或连通到另一单元、引擎、模块或块，也可以存在其他中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可包括至少一个相关所列条目的任何一个或其组合。

在考虑了作为本申请一部分的附图的描述内容后，本申请的特征和特点以及操作方法、结构的相关元素的功能、各部分的组合、制造的经济性变得显而易见。然而，应当理解，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是附图并不是按比例的。

本申请的一个方面涉及加速迭代重建的系统和方法。可以通过执行迭代重建来生成至少一个图像。至少一个图像中的每一个可以包括至少一个元素。元素可以是像素或体素。为了加速迭代重建，该系统和方法可以生成空气掩膜，该空气掩膜可以仅包括表示空气的元素。在迭代重建时可以忽略表示空气的元素，这可以加速迭代重建。为了生成空气掩膜，该系统和方法可以获取由成像设备从至少一个角度检测到的原始数据。该系统和方法可以通过将原始数据或修改后的数据的一部分中的最小的原始数据指定为至少一个图像的每个元素的反投影值来执行最小值反投影(bp)，并基于与至少一个元素相关的至少一个反投影值生成空气掩膜种子图像(或第二种子图像)。该系统和方法可以通过基于阈值对空气掩膜种子图像(或第二种子图像)执行阈值处理来生成空气掩膜(这里也称为第一空气掩膜)。为了执行迭代重建，该系统和方法还可以通过对原始数据执行滤波反投影(fbp)来生成种子图像(这里也称为初始图像估计)。该系统和方法可以基于种子图像(或初始图像估计)、空气掩膜(或第一空气掩膜)和原始数据通过执行迭代重建来生成至少一个图像。

可替代地或另外地，通常，种子图像(即，初始图像估计)可以包括由于外环中缺少数据而发生的偏移。为了补偿该偏移，可能需要执行更多次的迭代重建。然而，这里公开的系统和方法可以通过生成校正后的种子图像来加速迭代重建(即，减少迭代重建的迭代次数)。该系统和方法可以通过从种子图像中减去外环背景来确定校正后的种子图像。外环背景可以对应于外环的背景。所述外环可以对应于(扫描的)视野(fov)和成像设备的机架孔之间的区域。该系统和方法可以基于校正后的种子图像和原始数据通过执行迭代重建来生成至少一个图像。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性成像系统的示意图。成像系统100可包括计算机断层摄影(ct)系统、计算机断层摄影血管造影(cta)系统、正电子发射断层摄影(pet)系统、单光子发射计算机断层摄影(spect)系统、磁共振成像(mri)系统等，或其组合。在一些实施例中，医学成像系统可以单独使用。在一些实施例中，所述医学成像系统可以作为多模态系统(例如，pet-ct系统)使用。

如图1所示，成像系统100可以包括成像设备110、网络120、至少一个终端130、处理设备140和存储设备150。成像系统100中的组件可以以各种方式连接。仅作为示例，成像设备110可以通过网络120连接到处理设备140。又例如，成像设备110可以直接连接到处理设备140，如连接成像设备110和处理设备140的虚线双向箭头所示。又例如，存储设备150可以直接或通过网络120连接到处理设备140。再例如，终端130可以直接(如连接终端130和处理设备140的虚线双向箭头所示)或通过网络120连接到处理设备140。

以ct系统为例，成像设备110可包括机架111、检测器模块112、辐射源113和扫描台114。检测器模块112和辐射源113可以相对地安装在机架111上。对象可以被放置在扫描台114上并移动到成像设备110的检测通道中。所述对象可以是生物学对象(例如，患者、动物)或非生物学对象(例如，人造对象)。在本申请中，“对象”和“目标”可互换使用。为了便于说明，引入了图1所示的坐标系。所述坐标系可以包括x轴、y轴和z轴。z轴可以指物体沿着其移入和/或移出成像设备110的检测通道的方向。x轴和y轴可以形成垂直于z轴的平面。

辐射源113可以发射辐射射线以扫描放置在扫描台114上的对象。所述辐射射线可包括x射线、γ射线、α射线、紫外线、激光、中子、质子等，或其组合。检测器模块112可以接收穿过对象的辐射射线。在一些实施例中，检测器模块112可包括至少一个检测器，其可布置在通道方向和行方向上。所述检测器可以包括闪烁检测器(例如，碘化铯检测器)或气体检测器。

网络120可以促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，成像系统100的至少一个组件(例如，成像设备110、终端130、处理设备140或存储设备150)可以通过网络120将成像系统100中的信息和/或数据发送到另一个组件。例如，处理设备140可以经由网络120从成像设备110获得与对象相关的原始数据。又例如，处理设备140可以经由网络120获得用于生成空气掩膜，校正种子图像，重建至少一个图像等的用户指令。在一些实施例中，网络120可以是有线网络或无线网络中的任意一种，或其组合。网络120可以是和/或包括公共网络(如，互联网)、专用网络(如，局域网(lan)、广域网(wan))、有线网络(如，以太网)、无线网络(如，802.11网络、wi-fi网络)、蜂窝网络(如，长期演进(lte)网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(“vpn”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机，和/或其任意组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信通信网络、内联网、因特网、局域网(lan)、广域网(wan)、无线局域网(wlan)，城域网(man)、广域网(wan)、公共电话交换网络(pstn)、蓝牙^tm网络，紫蜂^tm网络、近场通信(nfc)网络等，或其任何组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络交换点。例如，网络120可以包括有线或无线网络接入点，例如基站和/或因特网交换点，成像系统100的至少一个组件可以通过这些接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以包括移动设备130-1、平板计算机130-2、膝上型计算机130-3等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备130-1可包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任意组合。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器的控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手环、鞋袜、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、配件等，或其任意组合。在一些实施例中，智能移动设备可包括智能电话、个人数字助理(pda)、游戏设备、导航设备、销售点(pos)设备等，或其任意组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可包括googleglass、oculusrift、hololens或gearvr等。在一些实施例中，终端130可以远程操作成像设备110。在一些实施例中，终端130可以通过无线连接操作成像设备110。在一些实施例中，终端130可以接收由用户输入的信息和/或指令，并且经由网络120将所接收的信息和/或指令发送到成像设备110或处理设备140。在一些实施例中，终端130可以接收来自处理设备140的信息和/或数据。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，可以省略终端130。

在一些实施例中，处理设备140可以处理从成像设备110、终端130或存储设备150获得的数据。例如，处理设备140可以基于由成像设备110检测到的原始数据生成种子图像和/或空气掩膜。又例如，处理设备140可以校正种子图像以确定校正后的种子图像。又例如，处理设备140可以基于从终端130获得的用户指令通过执行迭代重建来重建至少一个图像。处理设备140可以是中央处理单元(cpu)、数字信号处理器(dsp)、系统级芯片(soc)、微控制器单元(mcu)等，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。所述服务器组可以是集中式的，也可以是分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在成像设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。又例如，处理设备140可以直接连接到成像设备110、终端130和/或存储设备150，以访问存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实施。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多云等，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以在本申请中图2所示的具有至少一个组件的计算设备200上实施。

存储设备150可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以存储从终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140可执行或用于执行本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(rom)等，或其任意组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性的可移动存储器可包括快闪驱动器、软盘、光盘、记忆卡、压缩碟、磁带等。示例性的易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(ram)。示例性的随机存取存储器可包括动态随机存取存储器(dram)、双倍速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram)、静态随机存取存储器(sram)、闸流体随机存取存储器(t-ram)和零电容随机存取存储器(z-ram)等。示例性的只读存储器可以包括掩膜只读存储器(mrom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(perom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、光盘只读存储器(cd-rom)和数字通用盘只读存储器等。在一些实施例中，所述存储设备150可在云端平台上实施。仅作为示例，云端平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多云等，或其任意组合。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与成像系统100(例如，终端130、处理设备140)中的至少一个组件进行通信。成像系统100中的至少一个组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以与成像系统100的至少一个组件(例如，终端130、处理设备140)直接连接或通信。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。

图2是根据本申请的一些实施例所示的可用于实现处理设备140的计算设备200的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(i/o)230和通信端口240。

处理器210可以执行计算机指令(程序代码)，当执行该指令时，引起处理设备140根据本申请描述的技术执行处理设备140的功能。所述计算机指令可以包括执行本申请所述的特定功能的指令，例如例程、程序、对象、组件、信号、数据结构、过程、模块和功能。在一些实施例中，处理器210可以处理从成像设备110、终端130、存储设备150和/或成像系统100的任何其他组件获得的数据和/或图像。例如，处理器210可以基于由成像设备110检测到的原始数据生成空气掩膜。又例如，处理器210可以通过从种子图像中减去外环背景来校正种子图像。又例如，处理器210可通过执行迭代重建来重建至少一个图像。在一些实施例中，处理器210可以包括至少一个硬件处理器，例如微控制器、微处理器、精简指令集计算器(risc)、专用集成电路(asic)、专用指令集处理器asip)、中央处理单元(cpu)、图形处理单元(gpu)、物理处理单元(ppu)、微控制器单元、数字信号处理器(dsp)、现场可编程门数组(fpga)、高级risc机器(arm)、可编程逻辑器件(pld)、能够执行至少一个功能的任何电路或处理器等，或其任何组合。

仅仅为了说明，计算设备200中仅描述了一个处理器。但应当注意的是，本申请中的计算设备200还可以包括多个处理器。因此，如本申请中描述的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或单独执行。例如，如果本申请中计算设备200的处理器执行过程a和过程b，则应该理解，过程a和过程b也可以由计算设备200中的两个或更多不同的处理器共同地或单独地执行(例如，第一处理器执行过程a并且第二处理器执行过程b，或者第一处理器和第二处理器共同执行过程a和b)。

存储器220可以存储从成像设备110、终端130、存储设备150或成像系统100的任何其他组件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器，只读存储器(rom)等，或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、记忆卡、压缩碟、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(ram)。随机存取存储器可以包括动态随机存取存储器(dram)、双倍速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram)、静态随机存取存储器(sram)、闸流体随机存取存储器(t-ram)和零电容(z-ram)等。只读存储器可以包括掩膜只读存储器(mrom)、可编程只读存储器(prom)、可擦除可编程只读存储器(perom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、光盘只读存储器(cd-rom)和数字通用盘只读存储器等。在一些实施例中，存储器220可以存储至少一个程序和/或指令以执行在本申请中描述的示例性方法。例如，存储器220可以存储用于处理设备140的程序(例如，以计算机可执行指令的形式)以生成空气掩膜。又例如，存储器220可以存储用于处理设备140的程序(例如，以计算机可执行指令的形式)以校正种子图像。再例如，存储器220可以存储用于处理设备140的程序(例如，以计算机可执行指令的形式)，用于通过执行迭代重建来重建至少一个图像。

输入/输出230可以输入或输出信号、数据、和/或信息。在一些实施例中，输入/输出230可以使得用户能够与处理设备140交互。在一些实施例中，输入/输出230可以包括输入设备和输出设备。示例性输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏，麦克风等，或其任意组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等，或其任意组合。示例性显示设备可以包括液晶显示器(lcd)、基于发光二极管(led)的显示器、平板显示器、曲面显示器、电视设备、阴极射线管(crt)等，或其任意组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备140与成像设备110、终端130或存储设备150之间建立连接。连接可以是有线连接、无线连接，或其组合，以实现数据传输和接收。有线连接可以包括电缆、光缆、电话线等，或其任何组合。无线连接可以包括蓝牙、wi-fi、wimax、wlan、zigbee、移动网络(例如，3g、4g、5g等)等，或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化端口，如rs232、rs485等。在一些实施例中，通信端口可以是专门设计的通信端口。例如，通信端口240可以根据数字成像和医学通信(dicom)协议来设计。

图3是根据本申请的一些实施例所示的移动设备300的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(gpu)330、中央处理单元(cpu)340、输入/输出350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于系统总线或控制器(未显示)，亦可包括于移动设备300内。在一些实施例中，操作系统370(如，ios、android、windowsphone等)和至少一个应用380可以从存储器390加载到内存360中，以便由cpu340执行。应用380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用，用于从处理设备140接收和呈现与图像处理有关的信息或其他信息。用户与信息流的交互可以通过输入/输出350实现，并通过网络120提供给处理设备140和/或成像系统100的其他组件。

为了实施本申请描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可用作本申请中描述的至少一个元素的硬件平台。这种计算机的硬件元素、操作系统和编程语言本质上是常规的，并且假定本领域技术人员熟悉这些技术以使这些技术适应如本申请所述的迭代重建的加速。具有用户界面元素的计算机可以用于实施个人计算机(pc)或其他类型的工作站或终端设备，如果适当地编程，计算机也可以充当服务器。可以认为本领域技术人员对这样的结构、程序以及这类计算机设备的一般操作都是熟悉的，因此所有附图也都不需要额外的解释。

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的示意图。处理设备140可以在计算设备200上实施(例如，如图2所示的处理器210或如图3所示的cpu340)。处理设备140可以包括获取模块402、种子图像生成模块404、空气掩膜生成模块406、重建模块408和种子图像校正模块410。

获取模块402可以被配置为获取与成像系统100有关的信息。该信息可包括扫描数据(例如，原始数据)、图像数据等，或其任何组合。例如，获取模块402可以获取由成像设备(例如，成像设备100)从至少一个角度检测到的原始数据。所述原始数据可以反映穿过对象的辐射射线(例如，x射线)的衰减信息，并且通常可以用于生成与对象相关的至少一个图像。原始数据可以包括与至少一个角度对应的至少一组数据。在某一角度下收集的一组原始数据也可以称为视图。在一些实施例中，获取模块402可以从成像系统100的至少一个组件(例如成像设备100、终端(例如，终端130)、存储设备(例如，存储设备150)等)获得原始数据。可替代地或另外地，获取模块402可以经由网络120从外部源获得原始数据。例如，获取模块402可以从医学数据库获得原始数据。

种子图像生成模块404可以被配置为生成种子图像(也称为第一种子图像)。在一些实施例中，第一种子图像可以为迭代重建提供初始图像估计。在一些实施例中，种子图像生成模块404可以通过对由获取模块402获得的原始数据执行滤波反投影(fbp)来生成第一种子图像。在示例性滤波反投影操作中，种子图像生成模块404可以对至少一组(例如，每组)原始数据执行滤波。在一些实施例中，可以使用例如高通滤波器、斜率滤波器等或其任何组合来执行滤波。在一些实施例中，每组原始数据(也称为每个视图)可以与滤波器的内核进行卷积以生成滤波视图。种子图像生成模块404可以对至少一个滤波视图执行反投影以重建第一种子图像。

空气掩膜生成模块406可以被配置为生成空气掩膜(也称为第一空气掩膜)。第一空气掩膜可用于区分图像中表示空气的元素和/或不表示的空气的元素。在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可以通过对由获取模块402获得的原始数据执行最小值反投影(bp)来确定第一空气掩膜。具体地，空气掩膜生成模块406可以对图像的每个元素执行最小值反投影，以确定与图像的每个元素相关的反投影值。图像的每个元素可以指要重建的图像中的每个元素，并且可以对应于对象的空间点。空气掩膜生成模块406可以基于与对应于对象的至少一个空间点的至少一个元素相关的至少一个反投影值来生成第二种子图像(也称为空气掩膜种子图像)。空气掩膜生成模块406可以进一步基于阈值(即，第二阈值)通过对第二种子图像执行阈值处理来生成第一空气掩膜。关于生成第一空气掩膜的细节可以在本申请的其他地方找到(例如，图6及其描述)。

在一些实施例中，空气掩膜生成模块406还可以被配置为修改第一空气掩膜。例如，空气掩膜生成模块406可以基于第一空气掩膜和第二空气掩膜通过执行逻辑运算(也称为布尔运算)来修改第一空气掩膜。具体地，空气掩膜生成模块406可以对第一空气掩膜和第二空气掩膜执行“或”运算和/或“和”运算以修改第一空气掩膜。在一些实施例中，可以基于阈值(即，第三阈值)通过对第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜。在一些实施例中，第二空气掩膜可以与第一空气掩膜不同。在一些实施例中，第二空气掩膜可用于修改第一空气掩膜。又例如，空气掩膜生成模块406可以通过对第一空气掩膜执行形态学运算来修改第一空气掩膜。形态学运算可以包括腐蚀运算、膨胀运算、开运算、闭运算等，或其任何组合。关于第一空气掩膜的修改的细节可以在本申请的其他地方找到(例如，图9及其描述)。

重建模块408可以被配置为通过执行迭代重建来重建至少一个图像。示例性迭代重建算法可以包括自适应统计迭代重建(asir)、基于模型的迭代重建(mbir)、图像空间迭代重建(iris)、基于原始数据的迭代重建(safire)，基于双模型的迭代重建(dmbir)、自适应迭代剂量降低(aidr)迭代重建、imr等，或其任何组合。在一些实施例中，重建模块408可以基于第一种子图像、第一空气掩膜和/或原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。或者，重建模块408可以基于校正后的种子图像和原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。关于图像重建的细节可以在本申请的其他地方找到(例如，过程500的操作507、过程1400的操作1407，及其描述)。

种子图像校正模块410可以被配置为校正和/或修改种子图像(例如，第一种子图像)以确定校正后的种子图像。在一些实施例中，种子图像校正模块410可以对种子图像(例如，第一种子图像)执行低通滤波。例如，种子图像校正模块410可以对第一种子图像执行二维低通滤波。又例如，种子图像校正模块410可以在检测器模块112的至少一个检测器的通道方向上执行一维低通滤波。可替代地或另外地，种子图像校正模块410可以从种子图像(例如，第一种子图像)中减去外环背景以确定校正后的种子图像。外环背景可以对应于外环的背景。外环可以对应于成像设备110的(扫描的)视野(fov)与成像设备110的机架孔之间的区域。关于种子图像的校正的细节可以在本申请的其他地方找到(例如，过程900的操作901、过程1400的操作1405、过程1600，及其描述)。

应当注意，以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。例如，处理设备140还可以包括存储模块(图4中未示出)。存储模块可以被配置为存储由处理设备140生成的数据。在一些实施例中，两个或更多个模块(或单元)可以组合成单个模块(或单元)。例如，种子图像生成模块404和种子图像校正模块410可以组合成单个模块。该单个模块可以被配置为生成和/或修改种子图像。可选地或另外地，任何一个模块可以被分成两个或更多个单元(或子单元)。例如，空气掩膜生成模块406可以分成两个单元。其中一个单元可以被配置为生成空气掩膜(例如，第一空气掩膜)，另一个单元可以被配置为修改空气掩膜(例如，第一空气掩膜)。

图5是根据本申请的一些实施例所示的用于重建至少一个图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程500的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程500可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200中的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程500的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程500在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图5中所示的过程500和下文描述的操作的顺序并不加以限制。

在操作501中，处理设备140(例如，获取模块402)可以获取由成像设备(例如，成像设备110)从至少一个角度(这里也称为投影角度)检测到的原始数据。在一些实施例中，原始数据可以称为投影数据。原始数据可以反映穿过对象的辐射射线(例如，x射线)的衰减信息，并且通常可以用于生成与对象相关的至少一个图像。在一些实施例中，原始数据可以由成像设备110从至少一个角度检测和/或收集。原始数据可以包括与至少一个角度对应的至少一组数据。在一些实施例中，在某一角度下收集的一组原始数据也可以称为视图。例如，成像设备110(例如，ct成像设备)可以通过使用x射线照射对象来执行对象的扫描。在扫描期间，辐射源113和检测器模块112可以与机架111围绕z轴一起旋转，以从不同角度扫描对象。z轴可以是沿着机架111的扫描通道的轴线从机架111的前侧到后侧。

在一些实施例中，投影角度可以指由连接辐射源113和机架111的旋转中心的线和坐标系(例如，如图1所示的x轴、y轴)形成的角度。在一些实施例中，该角度可以在从起始角度和停止角度的范围内变动。起始角度可以对应于辐射源113开始发射辐射射线并且检测器模块112开始检测原始数据时的辐射源113的位置。停止角度可以对应于辐射源113停止发射辐射射线并且检测器模块112停止检测原始数据时的辐射源113的位置。起始角度可以是诸如0°、5°、10°、20°等。停止角度可以大于起始角度，例如，180°、210°、270°、360°等。在一些实施例中，当机架111旋转时，辐射源113可以连续地向对象发射辐射射线(例如，x射线)。在一些实施例中，检测器模块112可以收集对应于多个角度(例如，范围从0°到360°的1200或2400个角度)的多组原始数据。或者，当机架111旋转时，辐射源113可以间歇地向对象发射辐射射线(例如，x射线)。在一些实施例中，辐射源113可以以特定角度间隔(例如，1°、2°、5°、10°等)向对象发射辐射射线(例如，x射线)。例如，角度间隔可以是1°并且角度范围可以是0°-360°，因此，检测器模块112可以收集360组原始数据(也称为360个视图)。又例如，角度间隔可以是0.5°并且角度范围可以是0°-360°，因此，检测器模块112可以收集720组原始数据(也称为720个视图)。

在一些实施例中，获取模块402可以从成像系统100的至少一个组件(例如成像设备110、终端(例如，终端130)、存储设备(例如，存储设备150)等)获得原始数据。可替代地或另外地，获取模块402可以经由网络120从外部源获得原始数据。例如，获取模块402可以从医学数据库获得原始数据。

在操作503中，处理设备140(例如，种子图像生成模块404)可以生成第一种子图像。在一些实施例中，种子图像生成模块404可以通过对操作501中获得的原始数据执行滤波反投影(fbp)来生成第一种子图像。在一些实施例中，滤波反投影可以指从原始数据(或投影数据)重建图像的技术，其处理投影空间中的数据并且将图像空间中的每个元素(这里也称为图像元素)的值确定为处理后的图像的一部分的线性组合。处理后的数据的一部分可以从投影空间中的多个点获取，图像元素在前向投影中对这些点有贡献。图像元素可以是对应于对象的空间点的像素或体素。图像元素的值可以是与辐射射线(例如x射线)的衰减系数相关的数据，所述辐射射线从至少一个角度穿过对象的相应空间点。

在示例性滤波反投影操作中，种子图像生成模块404可以对至少一组(例如，每组)原始数据执行滤波。在一些实施例中，可以使用诸如高通滤波器、斜率滤波器等或其任何组合来执行滤波。在一些实施例中，每组原始数据(也称为每个视图)可以与滤波器的内核进行卷积以生成滤波后的视图。种子图像生成模块404可以对至少一个滤波后的视图执行反投影以重建第一种子图像。

在一些实施例中，可以进一步修改和/或校正第一种子图像以确定修改的第一种子图像。在一些实施例中，种子图像校正模块410可以对第一种子图像执行低通滤波。可替代地或另外地，种子图像校正模块410可以通过从第一种子图像中减去外环背景来修改和/或校正第一种子图像。关于第一种子图像的修改和/或校正的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程900的操作901、过程1400的操作1405、过程1600，及其相关描述)。

在操作505中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以基于在操作501中获得的原始数据来确定第一空气掩膜。在一些实施例中，空气掩膜可以包括至少一个对辐射射线(例如，x射线)具有零衰减的元素。对辐射射线具有零衰减或相对低的(例如，可忽略的)衰减的元素可表示空气。至少一个元素中的每一个可以是像素或体素。第一空气掩膜可用于区分图像(例如，在操作503中确定的第一种子图像)中表示空气的元素和不表示空气的元素。第一个空气掩膜可以是二值图像。仅作为示例，在第一空气掩膜中，表示空气的元素可具有第一值，而不表示空气的元素(例如，对象)可具有第二值。第一值和第二值可能不同。例如，第一值可以是1，而第二值可以是0。又例如，第一值可以是0，而第二值可以是1。仅出于说明的目的提供这些值，并不旨在限制本申请的范围。

在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可以基于原始数据确定第一空气掩膜。仅作为示例，空气掩膜生成模块406可以对图像的每个元素(这里也称为图像元素)执行最小值反投影(bp)，以确定与图像的每个元素相关的反投影值。图像的每个元素可以指要重建的图像中的每个元素，并且可以对应于对象的空间点。空气掩膜生成模块406可以基于与对应于对象的至少一个空间点的至少一个元素相关的至少一个反投影值来生成第二种子图像(也称为空气掩膜种子图像)。空气掩膜生成模块406可以进一步基于第二阈值通过对第二种子图像执行阈值处理来生成第一空气掩膜。第二阈值可以是与成像系统100相关的默认值或经验值。在一些实施例中，第二阈值可以根据成像系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者通过终端130预设。应当注意，在一些实施例中，不同于滤波反投影操作，空气掩膜生成模块406可以不需要在执行最小值反投影操作之前对原始数据执行滤波，以确定第一空气掩膜。在一些实施例中，滤波反投影中的滤波处理(例如，滤波反投影中使用的斜坡滤波器)可以抑制原始数据中的低频分量并增强高频分量。此外，滤波反投影操作对截断敏感。在一些实施例中，截断位置处的数据值可能急剧下降。也就是说，滤波过程可能会在截断边缘附近产生数据值的急剧上升，从而导致在结果图像中显示为白色条带状的伪影。此外，截断伪影可能会朝着结果图像的中心传播，从而降低整体的图像质量。在最小值反投影操作中，可以基于从至少一个角度检测到的原始数据中的最小原始数据来确定每个元素的值。因此，该值可能不受伪影的影响，而且，最小值反投影操作可能对截断不敏感。关于最小值反投影操作和基于原始数据生成第一空气掩膜的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6及其相关描述)。

可选地或另外地，空气掩膜生成模块406可以基于原始数据和(修改后的)第一种子图像来确定第一空气掩膜。仅作为示例，空气掩膜生成模块406可以基于如上所述的原始数据来确定第一空气掩膜。空气掩膜生成模块406可以基于(修改后的)第一种子图像生成第二空气掩膜，例如，基于第三阈值通过对(修改后的)第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜。第三阈值可以是与成像系统100相关的默认值或经验值。在一些实施例中，第三阈值可以根据成像系统100的默认设置来设置，或者可以由用户或操作者经由终端130来预设。第三阈值可以与第二阈值相同或不同。仅作为示例，对于(修改后的)第一种子图像的元素，空气掩膜生成模块406可以将元素的值(也称为元素值)与第三阈值进行比较。响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素值小于第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值分配给第二空气掩膜的对应元素(即，对应于(修改后的)第一种子图像的元素的第二空气掩膜的元素)。响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素值超过第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第二值分配给第二空气掩膜的对应元素。应当注意，响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素值等于第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值或第二值分配给第二个空气掩膜的对应元素。例如，可以为第二空气掩膜的对应元素分配第一值。又例如，可以为第二空气掩膜的对应元素分配第二值。当第二空气掩膜的所有元素中的每一个都被给予特定值(第一值或第二值)时，可以生成第二空气掩膜。

空气掩膜生成模块406可以基于第一空气掩膜和第二空气掩膜通过执行逻辑运算(也称为布尔运算)来修改第一空气掩膜。关于基于原始数据和(修改后的)第一种子图像生成第一空气掩膜的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图9及其相关描述)。

在操作507中，处理设备140(例如，重建模块408)可以基于第一种子图像、第一空气掩膜和/或原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。在一些实施例中，至少一个图像可以包括3d图像或体图像。至少一个图像中的每一个可包括至少一个元素。每个元素可以是像素或体素。第一种子图像可以在迭代重建中为至少一个图像提供初始图像估计。

在一些实施例中，迭代重建可包括至少一个前向投影和/或至少一个反投影。在操作505中确定的第一空气掩膜可以用在所述前向投影和所述反投影中。例如，第一空气掩膜可以包括表示空气的元素和不表示空气的元素(例如，对象)。表示空气的元素可以具有第一值(例如，0)，而不表示空气的元素可以具有第二值(例如，1)。在前向投影和/或反投影的迭代重建中可以省略表示空气的元素。通过使用第一空气掩膜，可以加速迭代重建。示例性迭代重建算法可以包括自适应统计迭代重建(asir)、基于模型的迭代重建(mbir)、图像空间迭代重建(iris)、基于原始数据的迭代重建(safire)，基于双模型的迭代重建(dmbir)、自适应迭代剂量降低(aidr)迭代重建、imr等，或其任何组合。

在一些实施例中，在迭代重建的一次或以上迭代中可以更新第一空气掩膜。仅作为示例，可以基于第一种子图像生成第一空气掩膜。在迭代重建的所述迭代中可以更新第一种子图像，因此，可以基于所述迭代中的更新后的第一种子图像来更新第一空气掩膜。

应当注意，关于过程500的以上描述是出于说明的目的而提供的，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，可以对原始数据执行降采样。可以基于降采样后的原始数据确定第一空气掩膜。可替代地或另外地，可以对第一(或第二)种子图像执行降采样。可以根据降采样后的第一(或第二)种子图像的至少一个像素块来确定第一空气掩膜。至少一个像素块中的每一个可以包括n×m个像素，例如，3×2个像素、4×4个像素、4×6个像素等。数字n可以指像素块的行的数量(或计数)，数字m可以指像素块的列的数量(或计数)。在一些实施例中，可以在第一空气掩膜上执行形态学运算以修改第一空气掩膜。形态学运算可以包括腐蚀运算、膨胀运算等，或其任何组合。在一些实施例中，第一空气掩膜可用于图像处理、图像分割、图像去噪等。

在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可以基于(修改后的)第一种子图像确定第一空气掩膜。空气掩膜生成模块406可以基于第一阈值通过对(修改后的)第一种子图像执行阈值处理来确定第一空气掩膜。第一阈值可以与第二阈值或第三阈值相同或不同。在某些实施例中，如果第一阈值与第三阈值相同，则基于此处的(修改后的)第一种子图像生成的第一空气掩膜可以与上述第二空气掩膜相同。

图6是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程600的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程600可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程600的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程600在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图6中所示的过程600的操作顺序和下文描述的操作顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程600执行过程500的操作505。

在操作601中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以对原始数据(例如，在501中获得的原始数据)执行低通滤波。原始数据可以由检测器模块112的至少一个检测器检测。至少一个检测器可以沿通道方向和行方向布置。在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可以在执行最小值反投影之前在通道方向上对原始数据执行一维(1d)低通滤波。或者，空气掩膜生成模块406可以在执行最小值反投影之前在通道方向和行方向上对原始数据执行二维(2d)低通滤波。在一些实施例中，可以省略操作601。空气掩膜生成模块406可以省略对原始数据的滤波并且直接对原始数据执行最小值反投影。

在操作603中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以通过指定原始数据或修改后的数据的一部分的最小的原始数据作为至少一个图像的每个元素的反投影值来执行最小值反投影。原始数据的所述部分可以与每个元素相关并且是从至少一个角度检测的。修改后的数据可以基于原始数据通过插值来生成。

仅作为示例，图像的每个元素可以对应于对象的空间点。从辐射源113发射的辐射射线(例如，x射线)可以从至少一个角度穿过对象的空间点并且由检测器模块112检测到。空气掩膜生成模块406可以比较检测到的与每个元素相关的原始数据，并且将检测到的原始数据中的基本上最小的原始数据指定为每个元素的反投影值。在一些实施例中，从至少一个角度中的特定角度穿过对象的空间点的辐射射线可能不会直接被检测器模块112的检测器检测到。例如，辐射射线可以照射在两个探测器之间的间隙上。对应于辐射射线的数据(也称为修改后的数据)可以基于在与特定角度相邻的两个或更多个角度处检测到的原始数据通过插值来生成。插值可以包括最近邻像素插值、线性插值等。

在操作605中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以基于与至少一个元素相关的至少一个反投影值来生成第二种子图像。可以通过向至少一个元素中的每个元素分配反投影值来生成第二种子图像(也称为空气掩膜种子图像)。与基于滤波反投影生成的第一种子图像不同，第二种子图像可以是通过对原始数据执行最小值反投影来生成的。在一些实施例中，第二种子图像不可以反映辐射射线的实际衰减信息，并且第二种子图像不可用作迭代重建的初始图像估计。

在操作607中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以基于第二阈值通过对第二种子图像执行阈值处理来生成第一空气掩膜。在一些实施例中，第一空气掩膜可用于区分第二种子图像中表示空气的元素和/或不表示空气的元素(例如，表示非空气的元素)。仅作为示例，在第一空气掩膜中，表示空气的元素可具有第一值(例如，0)，而表示非空气的元素可具有第二值(例如，1)。

在一些实施例中，对于第二种子图像的元素，空气掩膜生成模块406可以将元素的值(也称为元素值)与第二阈值进行比较。表示空气的元素可能比不表示空气的元素具有低的辐射射线衰减信息。响应于确定第二种子图像的元素值小于第二阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值分配给第一空气掩膜的对应元素(即，对应于第二种子图像的元素的第一空气掩膜的元素)。响应于确定第二种子图像的元素值超过第二阈值，空气掩膜生成模块406可以将第二值分配给第一空气掩膜的对应元素。应当注意，响应于确定第二种子图像的元素值等于第二阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值或第二值分配给第一空气掩膜的对应元素。例如，可以为第一空气掩膜的对应元素分配第一值。又例如，可以为第一空气掩膜的对应元素分配第二值。当第一空气掩膜的所有元素中的每一个都被给予特定值(第一值或第二值)时，可以生成第一空气掩膜。第二阈值可以是与成像系统100相关的默认值或经验值。

应当注意，关于过程600的以上描述是出于说明的目的而提供的，并且不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，在执行最小值反投影之前，处理设备140可以对(过滤后的)原始数据执行消波操作。消波操作可以指修改至少一个基准值的操作。在示例性消波操作中，处理设备140可以将其基准值小于参考值的原始数据的一部分转换为参考值(例如，将负转换为0)。

图7a-7d是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图。图7a-7d中所示的种子图像是基于没有截断的相同的原始数据生成的。图7a和7c示出了在不同窗宽(ww)和窗位(wl)下的同一图像，其在本申请中也称为第一种子图像(或者滤波反投影种子图像)。图7b和7d示出了在不同窗宽(ww)和窗位(wl)下的同一图像，其在本申请中也称为第二种子图像(或者空气掩膜种子图像)。在一些实施例中，图像的窗宽(ww)可以影响图像的对比度，图像的窗位(wl)可以影响图像的亮度。图7a和7c中所示的第一种子图像(也是滤波反投影种子图像)是根据feldkamp-davis-kress(fdk)算法生成的。fdk算法是一种滤波反投影算法。图7b和7d中所示的第二种子图像(也是空气掩膜种子图像)是根据本申请中描述的最小值反投影算法生成的。图7a中所示的第一区域701表示对象，第二区域703(即，其他区域)表示背景信息(例如，空气、床板等)。类似地，图7b中所示的第一区域702表示对象，而第二区域704(即，其他区域)表示背景信息(例如，空气、床板等)。

图7a中示出了滤波反投影种子图像在行705处的多个元素的第一轮廓。图7b中示出了空气掩膜种子图像在行706处的多个元素的第二轮廓。行706具有与行705相对应的位置(即，如果滤波反投影种子图像和空气掩膜种子图像对齐并重叠，则行705和行706可以重合)。第一轮廓反映行705的元素值(例如，灰度值)。第二轮廓反映行706的元素值(例如，灰度值)。0附近的元素值可能对应于空气。第一轮廓中0附近的元素值(图7a中用实线圆圈标记)是波动的，这意味着行705中0附近的元素值的变化是相对明显的。第二轮廓中0附近的元素值(图7b中用虚线圆圈标记)是平滑的，这意味着行706中0附近的元素值的变化相对较小。如果对滤波反投影种子图像和空气掩膜种子图像执行阈值处理以分别生成空气掩膜，因为阈值处理操作更可能受元素值波动的影响，则基于空气掩膜种子图像生成的空气掩膜可能比滤波反投影种子图像更准确。

为了比较第一种子图像和第二种子图像，第一种子图像和第二种子图像被显示在相同的窗宽和窗位下。具体地，如图7c和7d所示，窗宽可以是100亨氏单位(hu)，窗位可以是0hu。如图7c所示，第一区域701中的元素具有相对高的元素值并显示为白色。第二区域703中的元素具有相对低的元素值并显示为灰色。类似地，如图7d所示，第一区域702中的元素具有相对高的元素值并显示为白色。第二区域704中的元素具有相对低的元素值并且显示为灰色。第二区域703的元素值是不均匀的，而第二区域704的元素值是均匀的。也就是说，第二种子图像可以提供对象的清晰轮廓，并且第二种子图像中的噪声可以最小化，这可以促进通过阈值处理分割或区分空气区域和非空气区域(例如，对象)。在一些实施例中，可以通过对第二种子图像执行阈值处理来生成空气掩膜。

图8a-8d是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图。图8a-8d中所示的种子图像是基于具有截断的相同原始数据生成的。如果对象延伸到成像设备110的(扫描的)视野(fov)之外，则可以在断层重建中引入截断。图8a和8c示出了在不同窗宽(ww)和窗位(wl)下的同一图像，其在本申请中也称为第一种子图像(也是滤波反投影种子图像)。图8b和8d示出了在不同窗宽(ww)和窗位(wl)下的同一图像，其在本申请中也称为第二种子图像(也是空气掩膜种子图像)。图8a和8c中所示的第一种子图像(也是滤波反投影种子图像)可以根据feldkamp-davis-kress(fdk)算法生成。fdk算法是一种滤波反投影算法。图8b和8d中所示的第二种子图像(也是空气掩膜种子图像)可以根据本申请中描述的最小值反投影算法生成。图8a中所示的第一区域801表示对象，第二区域803(即，其他区域)表示背景信息(例如，空气、床板等)。类似地，图8b中所示的第一区域802表示对象，第二区域804(即，其他区域)表示背景信息(例如，空气、床板等)。

图8a中示出了滤波反投影种子图像在行805处的多个元素的第一轮廓。图8b中示出了空气掩膜种子图像在行806处的多个元素的第二轮廓。行806具有与行805相对应的位置(即，如果第一种子图像和第二种子图像对齐并重叠，则行805和行806可以重合)。第一轮廓反映了行805的元素值(例如，灰度值)。第二轮廓反映了行806的元素值(例如，灰度值)。0附近的元素值可能对应于空气。第一轮廓中0附近的元素值(图8a中用实线圆圈标记)是波动的，这意味着行805中0附近的元素值的变化相对明显。第二轮廓中0附近的元素值(图8b中用虚线圆圈标记)是平滑的，这意味着行806中0附近的元素值的变化相对较小。此外，由于数据截断，位于第一轮廓中的空气和对象之间的边界处的元素的值可能突然变化(如图8a中的箭头807所示)。

在一些实施例中，为了比较第一种子图像和第二种子图像，第一种子图像和第二种子图像可以显示在相同的窗宽和窗位下。具体地，如图8c和8d所示，窗宽可以是100hu，窗位可以是0hu。如图8c所示，第一区域801中的元素具有相对高的元素值并显示为白色。应当注意，由于数据截断，第二区域803中的元素值的一部分高于空气的元素值。因此，很难在第一种子图像中分割或区分出空气和对象。如图8d所示，第一区域802中的元素具有相对高的元素值并显示为白色。第二区域804中的元素具有相对低的元素值并显示为灰色。第二区域804的元素值是均匀的，因此便于在第二种子图像中分割或区分空气和对象。也就是说，当发生或执行数据截断时，根据本申请中描述的最小值反投影算法生成的第二种子图像可以更方便地生成空气掩膜，并且所生成的空气掩膜可以更准确。

图9是根据本申请的一些实施例所示的修改空气掩膜(例如，第一空气掩膜)的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程900的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程900可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200中的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程900的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程900在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图9中所示的过程900的操作顺序和下文描述的操作的顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程900执行过程500的操作505。

在操作901中，处理设备140(例如，种子图像校正模块410)可以通过从第一种子图像中减去外环背景和/或对第一种子图像执行低通滤波来修改第一种子图像。

在一些实施例中，种子图像校正模块410可以对第一种子图像执行低通滤波。例如，种子图像校正模块410可以在检测器模块112的至少一个检测器的通道方向上对第一种子图像执行一维(1d)低通滤波。又例如，种子图像校正模块410可以在检测器模块112的至少一个检测器的通道方向上和行方向上对第一种子图像执行二维(2d)低通滤波。二维滤波器的尺寸可以是，例如，5×5、10×10等。在一些实施例中，种子图像校正模块410可以通过从第一种子图像中减去外环背景来修改第一种子图像。外环可以对应于成像设备110的(扫描的)视野(fov)与成像设备110的机架孔之间的区域。关于第一种子图像的修改和/或校正的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程1400的操作1405、过程1600，及其相关描述)。

在操作903中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以基于第三阈值通过对(修改后的)第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜。第二空气掩膜可以是二值图像，包括具有第一值的元素和具有第二值的元素。在一些实施例中，具有第一值的元素可以表示空气，具有第二值的元素可以表示图像的其他区域(例如，对象)。在一些实施例中，第二空气掩膜可以与第一空气掩膜不同(即，第二空气掩膜的至少一个元素可以与第一空气掩膜的对应元素不同)。在一些实施例中，第二空气掩膜可用于修改第一空气掩膜。在一些实施例中，可以省略操作901，可以基于第三阈值通过对第一种子图像执行阈值处理来生成第二空气掩膜。

在一些实施例中，对于(修改后的)第一种子图像的元素，空气掩膜生成模块406可以将元素的值与第三阈值进行比较。响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素的值小于第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值分配给第二空气掩膜的对应元素(即，对应于(修改后的)第一种子图像的元素的第二空气掩膜的元素)。响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素的值超过第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第二值分配给第二空气掩膜的对应元素。应当注意，响应于确定(修改后的)第一种子图像的元素的值等于第三阈值，空气掩膜生成模块406可以将第一值或第二值分配给第二空气掩膜的对应元素。例如，可以为第二空气掩膜的对应元素分配第一值。又例如，可以为第二空气掩膜的对应元素分配第二值。当第二空气掩膜的每个元素被给予特定值(第一值或第二值)时，可以产生第二空气掩膜。第三阈值可以是与成像系统100相关的默认值或经验值。在一些实施例中，第三阈值可以根据成像系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者经由终端130预设。

在操作905中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以基于第一空气掩膜(例如，操作607中生成的第一空气掩膜)和第二空气掩膜通过执行逻辑运算(也称为布尔运算)来修改第一空气掩膜。在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可对第一空气掩膜和第二空气掩膜执行“或”运算或“和”运算。在一些实施例中，第一空气掩膜和第二空气掩膜都可以是二值图像。仅作为示例，在第一空气掩膜和第二空气掩膜中，表示空气的元素可具有第一值，而表示其他区域(例如，对象)的元素可具有第二值。第一值和第二值可能不同。例如，第一值可以是1，而第二值可以是0。又例如，第一值可以是0，而第二值可以是1。仅出于说明的目的提供这些值，并且不旨在限制本申请的范围。

仅作为示例，当修改第一空气掩膜时，空气掩膜生成模块406可以选择执行“和”运算。也就是说，空气掩膜生成模块406可以对第一空气掩膜中的元素和第二空气掩膜中的对应元素执行“和”运算。又例如，当修改第一空气掩膜时，空气掩膜生成模块406可以选择执行“或”运算。也就是说，空气掩膜生成模块406可以对第一空气掩膜中的元素和第二空气掩膜中的对应元素执行“或”运算。所述选择方式可以通过成像系统100的默认设置来确定，或者由用户经由终端130预设或调整。

仅作为示例，第一空气掩膜和第二空气掩膜中表示空气的元素的值可以是0，而第一空气掩膜和第二空气掩膜中表示其他区域的元素的值可以是1。如果执行“或”运算，则修改后的第一空气掩膜中不表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能增加，相应地，修改后的第一空气掩膜中表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能减少。因此，基于修改后的第一空气掩膜的迭代重建可能比基于原始第一空气掩膜的迭代重建涉及更多像素，从而增加重建的计算成本。或者，如果执行“和”运算，则修改后的第一空气掩膜中不表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能减少，相应地，修改后的第一空气掩膜中表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能增加。因此，基于修改后的第一空气掩膜可以加速迭代重建。

作为另一个例子，第一空气掩膜和第二空气掩膜中表示空气的元素的值可以是1，而第一空气掩膜和第二空气掩膜中不表示空气的元素的值可以是0。如果执行“或”运算，则修改后的第一空气掩膜中表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能增加，相应地，修改后的第一空气掩膜中不表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能减少。因此，基于修改后的第一空气掩膜可以加速迭代重建。或者，如果执行“和”运算，则修改后的第一空气掩膜中表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能减少，相应地，修改后的第一空气掩膜中不表示空气的元素的数量(或计数)相对于第一空气掩膜可能增加。因此，基于修改后的第一空气掩膜的迭代重建可能比基于原始第一空气掩膜的迭代重建涉及更多像素，从而增加重建的计算成本。

在操作907中，处理设备140(例如，空气掩膜生成模块406)可以对修改后的第一空气掩膜执行形态学运算。在一些实施例中，形态学运算可包括腐蚀运算、膨胀运算、开运算、闭运算等，或其任何组合。在一些实施例中，空气掩膜生成模块406可以基于结构元素执行形态学运算。结构元素可以是相对较小的二值图像(即，像素或体素组成的相对较小的矩阵，每个具有1或0的值)。在一些实施例中，结构元素的尺寸可以小于空气掩膜。在一些实施例中，结构元素的大小可以是3×4、5×5、10×10等。在一些实施例中，结构元素的起点可以是像素或体素中的一个。在一些实施例中，结构元素的起点的值可以是1。在一些实施例中，修改后的第一空气掩膜可以仍然是二值图像，包括具有第一值(例如，0)和第二值(例如，1)的元素。空气掩膜生成模块406可以对修改后的第一空气掩膜执行形态学运算。

应当注意，关于过程900的以上描述是出于说明的目的而提供的，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，可以省略操作907。在一些实施例中，在操作905中生成的修改后的第一空气掩膜或在操作907中生成的进一步修改的第一空气掩膜，可以替代在操作505中生成的第一空气掩膜，用于在操作507中所示的迭代重建中以加速图像重建。

图10a是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图。可以通过对原始数据执行不同的操作来生成至少一个空气掩膜。

仅作为示例，如图10a所示，处理设备140可以在原始数据上执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v1，进一步基于阈值t1对空气掩膜种子图像v1执行阈值处理，以确定空气掩膜i。关于空气掩膜i的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的操作603至607及其描述)。阈值t1可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。

又例如，处理设备140可以首先对原始数据执行消波操作，对消波后的原始数据执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v2，进一步基于阈值t2对空气掩膜种子图像v2执行阈值处理，以确定空气掩膜ii。关于空气掩膜ii的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的过程600及其描述)。阈值t2可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。

再例如，处理设备140可以在通道方向上对原始数据执行一维(1d)低通滤波，对滤波后的原始数据执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v3，进一步基于阈值t3对空气掩膜种子图像v3执行阈值处理，以确定空气掩膜iii。关于空气掩膜iii的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的过程600及其描述)。阈值t3可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。

再例如，处理设备140可以在通道方向上对原始数据执行一维(1d)低通滤波，对滤波后的原始数据执行消波操作，对消波后的原始数据执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v4，进一步基于阈值t4对空气掩膜种子图像v4执行阈值处理，以确定空气掩膜iv。关于空气掩膜iv的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的过程600及其描述)。阈值t4可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。

再例如，处理设备140可以在通道方向和行方向上对原始数据执行二维(2d)低通滤波，对滤波后的原始数据执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v5，进一步基于阈值t5对空气掩膜种子图像v5执行阈值处理，以确定空气掩膜v。关于空气掩膜v的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的过程600及其描述)。阈值t5可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。

再例如，处理设备140可以在通道方向和行方向上对原始数据执行二维(2d)低通滤波，对滤波后的原始数据执行消波操作，对消波后的原始数据执行最小值反投影以生成空气掩膜种子图像v6，进一步基于阈值t6对空气掩膜种子图像v6执行阈值处理，以确定空气掩膜vi。关于空气掩膜vi的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图6中所示的过程600及其描述)。阈值t6可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。在一些实施例中，所有阈值t1-t6可以相同。在一些实施例中，阈值t1-t6的至少两个阈值可以是相同的。在一些实施例中，阈值t1-t6的至少两个阈值可以是不同的。在一些实施例中，所有阈值t1-t6可以彼此不同。

图10b是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图。如图10b所示，处理设备140可以对原始数据执行滤波反投影以生成滤波反投影种子图像，并且基于阈值t对滤波反投影种子图像执行阈值处理以生成第二空气掩膜。图10b中使用的原始数据与图10a中的原始数据相同。阈值t可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。处理设备140可以通过对空气掩膜i(参见图10a)和第二空气掩膜执行布尔运算来确定空气掩膜hi、通过对空气掩膜ii(参见图10a)和第二空气掩膜执行布尔运算来确定空气掩膜hii、通过对空气掩膜iii(参见图10a)和第二空气掩膜执行布尔运算来确定空气掩膜hiii、通过对空气掩膜iv(参见图10a)和第二空气掩膜执行布尔运算来确定空气掩膜hiv、通过对空气掩膜v(参见图10a)和第二空气掩膜执行布尔运算来确定空气掩膜hv、并通过对空气掩膜vi(见图10a)和第二空气掩膜上执行布尔运算来确定空气掩膜hvi。关于空气掩膜hi-hvi的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图9中所示的操作903和905，及其描述)。

图11a示出了对应于图10a中描述的空气掩膜的空气掩膜种子图像。空气掩膜种子图像(即，空气掩膜种子图像v1-v6)可以根据图10a中所示的过程生成。通过对空气掩膜种子图像进行阈值处理，可以生成相应的空气掩膜。如图11a所示，对应于空气掩膜i的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像i、对应于空气掩膜ii的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像ii、对应于空气掩膜iii的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像iii、对应于空气掩膜iv的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像iv、对应于空气掩膜v的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像v、对应于空气掩膜vi的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像vi。空气掩膜种子图像i-vi基于截断的数据生成。如果对象延伸到成像设备110的(扫描的)视野(fov)之外，则可能引入数据截断。由于数据截断，在空气掩膜种子图像中引入了条纹(例如，图11a中的空气掩膜种子图像i-vi中的实线和虚线圆圈中的条纹)。空气掩膜种子图像vi包含较少的条纹(例如，实线中的条纹)，这可以加快通过阈值处理来分割或区分空气区域和非空气区域。

图11b示出了对应于图10b中描述的空气掩膜的空气掩膜种子图像。空气掩膜种子图像可以通过使用滤波反投影种子图像修改空气掩膜种子图像i-vi来生成。通过对空气掩膜种子图像执行阈值处理，可以生成相应的空气掩膜。如图11b所示，对应于空气掩膜hi的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hi、对应于空气掩膜hii的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hii、对应于空气掩膜hiii的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hiii、对应于空气掩膜hiv的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hiv、对应于空气掩膜hv的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hv、对应于空气掩膜hvi的空气掩膜种子图像被称为空气掩膜种子图像hvi。如图11b所示，空气掩膜种子图像hi-hvi中实线圆圈中的条纹相对于图11a中的空气掩膜种子图像i-vi中的条纹减少。空气掩膜种子图像hi-hvi中的虚线圆圈中的条纹比空气掩膜种子图像i-vi中的条纹减少。空气掩膜种子图像hvi具有最少的条纹，并提供对象的清晰轮廓。因此，空气掩膜种子图像hvi可以有效地识别被条纹污染的空气区域，并且识别与空气区域具有相似的hu的对象。

图12a是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的示例性过程的示意图。如图12a所示，处理设备140可以对原始数据执行滤波反投影以生成第一种子图像。处理设备140可以通过从第一种子图像中减去外环背景来修改第一种子图像，以优化第一种子图像。处理设备140可以对第一种子图像执行二维(2d)低通滤波以减少条纹伪影。由于投影线之间的插值，在反投影过程中可能产生条纹伪影。条纹伪影的存在可能导致对断层特征的误判断。因此，在一些实施例中减少条纹伪影可能是可取的。仅用于说明目的，二维滤波器的尺寸可以是5×5。处理设备140还可以基于阈值t对修改后的(即，优化后的和/或滤波后的)第一种子图像执行阈值处理以生成空气掩膜vii。第一阈值t可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。例如，当原始数据包括ct数据时，阈值t可以是30hu。处理设备140还可以对空气掩膜vii执行形态学运算，并且可以确定修改后的空气掩膜vii。例如，处理设备140可以对空气掩膜vii执行二维膨胀运算。在二维膨胀运算中使用的结构元素的尺寸可以是10×10，其远小于空气掩膜vii的尺寸。

图12b是根据本申请的一些实施例所示的生成空气掩膜的另一示例性过程的示意图。如图12b所示，处理设备140可以对原始数据执行滤波反投影以生成第一种子图像。图12b中使用的原始数据与图12a中的原始数据相同。处理设备140可以通过从第一种子图像中减去外环背景来修改第一种子图像，以优化第一种子图像。处理设备140可以对第一种子图像执行二维(2d)低通滤波以减少条纹伪影。由于投影线之间的插值，在反投影过程中可能产生条纹伪影。条纹伪影的存在可能导致对断层特征的误判断。因此，在一些实施例中减少条纹伪影可能是可取的。仅用于说明目的，二维滤波器的尺寸可以是5×5。处理设备140可以基于第一阈值t1对修改后的(即，优化后的和/或滤波后的)第一种子图像执行阈值处理以生成第二空气掩膜。第一阈值t1可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。例如，当原始数据包括ct数据时，第一阈值t1可以是30hu。同时，处理设备140可以对原始数据执行二维(2d)低通滤波，并且对滤波后的原始数据执行最小值反投影以生成第二种子图像。处理设备140还可以基于第二阈值t2对第二种子图像执行阈值处理，以生成第一空气掩膜。第二阈值t2可以是，例如，与成像系统100相关的默认值或经验值。例如，第二阈值t2可以是0。处理设备140可以对第一空气掩膜和第二空气掩膜执行布尔运算。例如，处理设备140可以通过对第一空气掩膜和第二空气掩膜执行“或”运算来确定修改后的第一空气掩膜(例如，空气掩膜viii)。在“或”运算之后，空气掩膜viii中不表示空气的元素的数量(或计数)可以相对于空气掩膜vii增加。在一些实施例中，处理设备140还可以对空气掩膜viii执行形态学运算，并且可以确定修改后的空气掩膜viii。例如，处理设备140可以对空气掩膜viii执行闭运算(先膨胀运算，后腐蚀运算)。在闭运算中使用的结构元素的尺寸可以是10×10，这远小于空气掩膜viii的尺寸。

图13a和13b是根据本申请的一些实施例所示的没有截断的对象的一部分的示例性空气掩膜种子图像。图13a中所示的空气掩膜种子图像是根据图12a中所示的过程生成的。通过对空气掩膜种子图像vii进行阈值处理，可以生成相应的空气掩膜vii。图13b中所示的空气掩膜种子图像是根据图12b中所示的过程生成的。通过对空气掩膜种子图像viii进行阈值处理，可以生成相应的空气掩膜viii。图13c示出了基于与图13a和13b中同一对象的相同原始数据生成的示例性滤波反投影种子图像。图13c中所示的滤波反投影种子图像是根据滤波反投影算法生成的。

图13d和13e是根据本申请的一些实施例所示的具有截断的对象的另一部分的示例性空气掩膜种子图像。类似于图13a中的空气掩膜种子图像vii，图13d中所示的空气掩膜种子图像vii'是根据图12a中所示的过程生成的。类似于空气掩膜种子图像viii，图13e中所示的空气掩膜种子图像viii'是根据图12b中所示的过程生成的。图13f示出了基于与图13d和13e中同一对象的相同原始数据生成的示例性滤波反投影种子图像。图13f中所示的滤波反投影种子图像是根据滤波反投影算法生成的。

如图13a和13b所示，可以在空气掩膜种子图像vii和viii中有效地识别背景信息(例如，床板、空气)和对象。空气掩膜种子图像vii包含在对象的感兴趣区域之间的孔(例如，对应于空气区域的每个孔)，而空气掩膜种子图像viii包含较少数量(或计数)的空气区域并且可以更多地连通。如图13d和13e所示，可以在空气掩膜种子图像vii'和空气掩膜种子图像viii'中有效地识别背景信息(例如，床板、空气)和对象。空气掩膜种子图像vii'包含在对象的感兴趣区域之间的孔(例如，对应于空气区域的每个孔)，而空气掩膜种子图像viii'包含更少数量(或计数)的空气区域并且可以更多地连通。因此，基于空气掩膜viii(例如，基于空气掩膜种子图像viii'或空气掩膜种子图像viii生成的空气掩膜)的迭代重建可能比基于空气掩膜vii(例如，基于空气掩膜种子图像vii'或空气掩膜种子图像vii生成的空气掩膜)的迭代重建可以是计算量更大的且更安全。

图14a是根据本申请的一些实施例所示的重建至少一个图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程1400的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程1400可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程1400的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程1400在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。另外，如图14a所示的过程1400的和下面描述的操作的顺序不是限制性的。

在操作1401中，处理设备140(例如，获取模块402)可以获取由成像设备(例如，成像设备110)检测到的原始数据。所述原始数据可以反映穿过对象的辐射射线(例如，x射线)的衰减信息，并且通常可以用于生成与对象相关的至少一个图像。在一些实施例中，可由成像设备110从至少一个角度检测和/或收集原始数据。原始数据可包括对应于至少一个角度的至少一组数据。在一些实施例中，从相同角度收集的一组原始数据也可称为视图。关于原始数据的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，过程500的操作501及其相关描述)。

在一些实施例中，获取模块402可以从成像系统100的至少一个组件(例如，成像设备110、终端(例如，终端130)、存储设备(例如，存储设备150)等)获得原始数据。可选地或另外地，获取模块402可以经由网络120从外部源获得原始数据。例如，获取模块402可以从医学数据库获得原始数据。

在操作1403中，处理设备140(例如，种子图像生成模块404)可以生成种子图像。在一些实施例中，种子图像生成模块404可以通过对在操作1401中获得的原始数据执行滤波反投影来生成种子图像。种子图像可包括至少一个元素。每个元素可以是对应于对象的空间点的像素或体素。在示例性滤波反投影操作中，种子图像生成模块404可以对至少一组(例如，每组)原始数据执行滤波。在一些实施例中，可以使用诸如高通滤波器、斜率滤波器等或其任何组合来执行滤波。在一些实施例中，每组原始数据(也称为每个视图)可以与滤波器的内核进行卷积以生成滤波视图。种子图像生成模块404可以对至少一个滤波视图执行反投影以重建第一种子图像。

在操作1405中，处理设备140(例如，种子图像校正模块410)可以通过从种子图像中减去外环背景来确定校正后的种子图像。外环背景可能对应于外环的背景。外环可以对应于成像设备110的(扫描的)视野(fov)与成像设备110的机架孔之间的区域。

如图14b所示，当成像设备110对对象1453进行成像时，对象1453可以位于成像设备110的机架孔1451内。成像设备110可以在机架孔1451中具有扫描的视野1452。扫描的视野1452可以定义图像的二维或三维区域的大小。扫描的视野可以包括具有感兴趣区域(roi)的图像区域。在一些实施例中，如果对象1453具有相对大的尺寸，则对象1453的一部分(例如，阴影区域1455)可以延伸到扫描的视野1452之外，并延伸到外环1454中。扫描的视野1452的中心和机架孔1451的中心可以在中心o处重合。机架孔1451和扫描的视野1452之间的区域可以称为外环1454。外环1454的中心也可以是中心o。在一些实施例中，外环1454中的对象1453的部分(例如，阴影区域1455)的图像信息(包括背景信息)可以用在迭代重建的至少一个前向投影中以重建图像。在一些实施例中，由于缺少与外环1454中的对象1453的部分相关的数据，可能会在重建后的图像中引入偏移。该偏移可以包括图像背景(例如，空气)的ct值的偏移、位于外环中的对象1453的部分(例如，阴影区域1455)的重建偏差等。在一些实施例中，可能需要从种子图像中减去外环背景(即，外环1454中的背景信息)以生成校正后的种子图像。在一些实施例中，校正后的种子图像可以根据过程1600生成，这里不再重复。

在操作1407中，处理设备140(例如，重建模块408)可以重建至少一个图像。在一些实施例中，重建模块408可以基于在操作1405中确定的校正后的种子图像和在操作1401中获得的原始数据通过执行迭代重建来重建至少一个图像。在一些实施例中，至少一个图像可以包括3d图像(或体图像)。至少一个图像中的每个图像可以包括至少一个元素。至少一个元素中的每个元素可以是像素或体素。

在一些实施例中，迭代重建可包括至少一个前向投影和至少一个反投影。校正后的种子图像可以在迭代重建中为至少一个图像提供初始图像估计。通过从操作1403中确定的种子图像中减去外环背景，可以减少或消除校正后的种子图像的偏移。也就是说，校正后的种子图像可以包括相对较少的偏移或没有偏移。因此，基于校正后的种子图像的迭代重建可以减少迭代次数，这可以提高迭代重建的效率。另外，可以改善重建的至少一个图像的质量。示例性迭代重建算法可以包括自适应统计迭代重建(asir)、基于模型的迭代重建(mbir)、图像空间迭代重建(iris)、基于原始数据的迭代重建(safire)、基于双模型的迭代重建(dmbir)、自适应迭代剂量降低(aidr)迭代重建、imr等，或其任何组合。

应当注意，关于过程1400的以上描述是出于说明的目的而提供的，并且不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，种子图像生成模块404可以通过对原始数据执行滤波反投影来生成初始图像，并且通过对初始图像执行降采样来确定种子图像。或者，种子图像生成模块404可以对原始数据执行降采样，并通过对降采样的原始数据执行滤波反投影来生成种子图像。或者，种子图像生成模块404可以选择从至少一个角度的一部分收集的原始数据的一部分，并通过对原始数据的选定部分执行滤波反投影来生成种子图像。

图15是根据本申请的一些实施例所示的示例性种子图像校正模块的示意图。种子图像校正模块410可以在计算设备200上实施(例如，如图2所示的处理器210或如图3所示的cpu340)。种子图像校正模块410可以包括坐标变换单元1502、元素提取单元1504、元素划分单元1506、背景图像生成单元1508和图像相减单元1510。

坐标变换单元1502可以被配置为执行图像或图像中的元素的坐标变换。仅作为示例，坐标变换单元1502可以执行从第一坐标系(例如，笛卡尔坐标系)到第二坐标系(例如，极坐标系)的种子图像的第一坐标变换来确定中间图像。种子图像可以包括第一坐标系中的至少一个第一元素，并且中间图像可以包括第二坐标系中的至少一个第二元素。每个第一元素或第二元素可以是像素或体素。在一些实施例中，中间图像和种子图像可以具有在不同坐标系中表达的基本相同的图像信息。

元素提取单元1504可以被配置为从图像中提取至少一个元素。仅作为示例，元素提取单元1504可以从第二坐标系(即，极坐标系)中的至少一个第二元素提取对应于外环的至少一个第二元素。在一些实施例中，元素提取单元1504可以确定成像设备110的扫描视野的第一最大极径和机架孔的第二最大极径。元素提取单元1504可以将第一最大极径和第二最大极径之间的区域确定为外环。元素提取单元1504可以提取位于外环中的至少一个第二元素。

元素划分单元1506可以被配置为基于第二坐标系中的至少一个提取后的第二元素的位置将至少一个提取后的第二元素划分为至少一组。每组提取后的第二元素可以对应于外环的一个子区域。在一些实施例中，元素划分单元1506可以根据至少一个提取后的第二元素的极角将至少一个提取后的第二元素划分为至少一组。在一些实施例中，元素划分单元1506可以均匀地或非均匀地划分至少一个提取后的第二元素。

背景图像生成单元1508可以被配置为基于至少一组提取后的第二元素生成与第一坐标系中的外环背景相对应的背景图像。在一些实施例中，背景图像可以反映对应于外环的背景信息(例如，空气)。关于背景图像的生成的细节可以在本申请的其他地方找到(例如，过程1600的操作1607、过程1700，及其描述)。

图像相减单元1510可以被配置为从种子图像中减去对应于外环背景的背景图像，以获得校正后的种子图像。在一些实施例中，背景图像可以包括反映外环中的背景信息(例如，空气的元素值)的多个元素。在一些实施例中，背景图像也可称为外环背景。图像相减单元1510可以从种子图像中减去外环背景的元素值，以获得校正后的种子图像。校正后的种子图像可以包含比原始种子图像更少的外环背景。在一些实施例中，校正后的种子图像可以不包括外环背景。

应当注意，以上描述仅出于说明的目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，种子图像校正模块410还可包括存储单元(图15中未示出)。存储单元可以被配置为存储由种子图像校正模块410的单元生成的数据。

图16是根据本申请的一些实施例所示的生成校正后的种子图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程1600的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程1600可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程1600的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程1600在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图16中所示的过程1600中的操作顺序和下文描述的操作的顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程1600执行过程1400的操作1405。

在操作1601中，处理设备140(例如，坐标变换单元1502)可以基于种子图像确定中间图像。在一些实施例中，种子图像可以包括第一坐标系中的至少一个第一元素。中间图像可以包括第二坐标系中的至少一个第二元素。每个第一元素可以是像素或体素。每个第二元素可以是像素或体素。坐标变换单元1502可以通过执行从第一坐标系到第二坐标系的种子图像的第一坐标变换来生成中间图像。

在一些实施例中，第一坐标系可以是笛卡尔坐标系，第二坐标系可以是极坐标系。在一些实施例中，第一坐标系的原点和/或第二坐标系的原点可位于机架111的机架孔的位置。例如，第一坐标系的原点和第二坐标系的原点可以重合并且都与外环的中心重合(如图18所示)。

图18是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性种子图像的示意图。所述种子图像是二维(2d)图像。如图18所示，外环是指成像设备110的机架孔与扫描的视野之间的区域。如图18所示，对象1804位于扫描的视野1803内。外环背景1802包括背景信息，背景信息包括空气、床板信息等，或其任何组合。图18中所示的种子图像表示在正交坐标系中。笛卡尔坐标系的水平轴是图18中的x轴，笛卡尔坐标系的垂直轴是图18中的y轴。笛卡尔坐标系的原点o与外环的中心重合。

图19是根据本申请的一些实施例所示的对象的示例性中间图像的示意图。中间图像是根据对图18中所示的种子图像进行第一坐标变换确定的。图19所示的中间图像位于极坐标系中。极坐标系的原点o也位于外环的中心。极坐标系的水平轴是图19中的极角θ，极坐标系的垂直轴是图19中的极径r。

在一些实施例中，中间图像和种子图像可以具有在不同坐标系中表达的基本相同的图像信息。在一些实施例中，第二坐标系中的至少一个第二元素可以不直接对应于第一坐标系中的至少一个第一元素。例如，第二元素可以在种子图像中的两个第一元素之间具有对应的位置(即，第二元素的对应位置可以占据两个第一元素中的每一个的一部分)。因此，在一些实施例中，第二坐标系中的第二元素的元素值可以基于第一坐标系中的至少两个第一元素的元素值通过插值来确定。

在操作1603中，处理设备140(例如，元素提取单元1504)可以从第二坐标系中的至少一个第二元素提取对应于外环的至少一个第二元素。在一些实施例中，元素提取单元1504可以确定成像设备110的扫描的视野的第一最大极径和机架孔的第二最大极径。元素提取单元1504可以将第一最大极径和第二最大极径之间的区域确定为外环。元素提取单元1504可以提取位于外环的至少一个第二元素。仅作为示例，如图19所示，扫描的视野的最大极径r2可以是500毫米，并且成像设备110的机架孔的最大极径r3可以是700毫米。r2＝500毫米和r3＝700毫米之间的区域(例如，由虚线指示的区域)可以被指定为外环，因此，可以提取该区域中的至少一个第二元素。

在操作1605中，处理设备140(例如，元素划分单元1506)可以基于第二坐标系中的至少一个提取后的第二元素的位置将至少一个提取后的第二元素划分为至少一组。每组提取后的第二元素可以对应于外环的一个子区域。在一些实施例中，元素划分单元1506可以根据至少一个提取后的第二元素的极角将至少一个提取后的第二元素划分为至少一组。在一些实施例中，元素划分单元1506可以均匀地或非均匀地划分至少一个提取后的第二元素。仅作为示例，如图19所示，对应于外环的多个提取后的第二元素可以被均匀地分成四组，即，第一组、第二组、第三组和第四组。第一组中第二元素的极角可以在0°-90°的范围内，表示外环的第一子区域1902。第二组中第二元素的极角可以在90°-180°的范围内，表示外环的第二子区域1904。第三组中第二元素的极角可以在180°-270°的范围内，表示外环的第三子区域1906。第四组中第二元素的极角可以在270°-360°的范围内，表示外环的第四子区域1908。应当注意，在一些实施例中，至少一个提取后的第二元素可以被分成其他数量(或计数)的组，例如，5组、8组、10组等。在一些实施例中，可以根据至少一个模式来划分至少一个提取后的第二元素，所述至少一个模式可以根据成像系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者经由终端130来预设。

在操作1607中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以基于至少一组提取后的第二元素生成与第一坐标系中的外环背景相对应的背景图像。在一些实施例中，背景图像可以反映对应于外环的背景信息(例如，空气)。

在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以沿着第二坐标系的第一方向(例如，径向)确定外环的每个子区域中的至少一个参考值。背景图像生成单元1508可以通过执行从第二坐标系(即，极坐标系)到第一坐标系(即笛卡而坐标系)的至少一个提取后的第二元素的第二坐标变换，确定包括第一坐标系中的至少一个第三元素的初始圆形图像。初始圆形图像可以对应于外环。背景图像生成单元1508可以进一步通过执行均化操作来修改初始圆形图像以获得对应于外环背景的背景图像。在一些实施例中，均化操作可包括旋转操作、叠加操作和归一化操作。关于背景图像的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图17、图22和图24及其相关描述)。

在操作1609中，处理设备140(例如，图像相减单元1510)可以从种子图像中减去对应于外环背景的背景图像，以获得校正后的种子图像。在一些实施例中，背景图像可以包括反映外环中的背景信息(例如，空气的元素值)的至少一个元素。在一些实施例中，背景图像也可称为外环背景。图像相减单元1510可以从种子图像中减去外环背景的元素值，以获得校正后的种子图像。校正后的种子图像可以包括比原始种子图像更少的外环背景。在一些实施例中，校正后的种子图像可以不包括外环背景。

应当注意，关于过程1600的以上描述是出于说明的目的而提供的，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的修正和改变。然而，这些修正和改变不会背离本申请的范围。在一些实施例中，操作1603和/或操作1601可以以不同的方式执行。仅作为示例，处理设备140可以从第一坐标系中的至少一个第一元素提取对应于外环的至少一个第一元素。处理设备140还可以执行从第一坐标系到第二坐标系的至少一个提取后的第一元素的第一坐标变换，以确定至少一个提取后的第二元素。

在一些实施例中，可以省略操作1601，生成校正后的种子图像可以不需要坐标变换。仅作为示例，处理设备140可以提取对应于外环的初始圆形图像的至少一个元素，并通过使至少一个提取后的元素相对于外环的中心旋转至少一次，并且在每次旋转中旋转一个角度，来生成至少一个旋转后的圆形图像。在一些实施例中，角度可小于360°。在一些实施例中，处理设备140可以通过插值来修改至少一个旋转后的圆形图像中的至少一个。处理设备140可以基于初始圆形图像和至少一个旋转后的圆形图像生成对应于外环背景的背景图像。例如，处理设备140可以通过叠加初始圆形图像和至少一个旋转后的圆形图像来生成叠加图像，并通过归一化叠加图像生成与外环背景对应的背景图像。处理设备140可以从种子图像中减去对应于外环背景的背景图像，以获得校正后的种子图像。

图17是根据本申请的一些实施例所示的生成背景图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程1700的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程1700可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程1700的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程1700在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图17中所示的过程1700的操作顺序和下文描述的操作的顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程1700执行过程1600的操作1607。

在操作1701中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以沿着第二坐标系的第一方向确定外环的每个子区域中的至少一个参考值。第二坐标系的第一方向可以指径向(例如，如图19所示的径向)。在一些实施例中，至少一个提取后的第二元素可以沿着第二坐标系的第一方向分布在至少一行中。参考值可以是至少一行中的提取后的第二元素的元素值的中值(或平均值、最大值、最小值等)。每个参考值可以对应于至少一行中的一行。每个行可以对应于一个特定的极径(例如，极径可以在如图19所示的500-700毫米的范围内)。因此，外环的至少一个参考值和极径可以具有如图20所示的特定关系。

在一些实施例中，对于外环的每个子区域以及在至少一行的每一行中，背景图像生成单元1508可以在每个子区域的每一行中指定提取后的第二元素的中值作为每个子区域的每一行的参考值。中值(也称为中间值)可以是将每个子区域的每一行中的提取后的第二元素的元素值的较高一半与其较低一半分开的值。仅作为示例，如果存在从小到大(或从大到小)排列的五个元素值(例如，第一元素值、第二元素值、第三元素值、第四元素值、第五元素值)，则第三元素值可以是中值。在一些实施例中，指示背景信息的提取后的第二元素的数量(或计数)可以超过指示与对象相关的信息的提取后的第二元素的数量(或计数)，故中值可以是背景信息的元素值。仅作为示例，如图19所示，对于第四子区域1908和行r4，背景图像生成单元1508可以根据相应的元素值对第四子区域1908的行r4中提取后的第二元素进行排序。背景图像生成单元1508可以基于排序后的提取后的第二元素确定提取后的第二元素的中值，并将中值指定为第四子区域1908的行r4的参考值(例如，图20所示的元素值c1)。图20示出了第四子区域1908中多个行中的多个参考值的示意图。如图20所示，每个参考值可以对应于一行。每个参考值可以是第四子区域1908的行中的提取后的第二元素的中值。例如，参考值c1可以是第四子区域1908的行r4中的提取后的第二元素的中值。

可选地或另外地，对于外环的每个子区域以及在至少一行的每一行中，背景图像生成单元1508可以确定每个子区域的每一行中的提取后的第二元素的一部分。提取后的第二元素的部分可以具有在特定范围内的元素值。特定范围内的元素值可以表示背景信息，例如空气。仅作为示例，对于外环的子区域和在至少一行的一行中，背景图像生成单元1508可以确定子区域的所述行中提取后的第二元素的元素值是否在所述特定范围。响应于确定子区域的所述行中提取后的第二元素的元素值超出所述特定范围(即，提取后的第二元素可以表示与对象相关的信息)，背景图像生成单元1508可以在确定参考值时不考虑该提取后的第二元素。响应于确定子区域的所述行中提取后的第二元素的元素值在所述特定范围内(即，提取后的第二元素可以表示背景信息(例如，空气))，背景图像生成单元1508可以在确定参考值时考虑该提取后的第二元素。背景图像生成单元1508可以在每个子区域的每一行中确定提取后的第二元素的一部分(即，元素值在特定范围内的至少一个提取后的第二元素)并确定提取后的第二元素的所述部分的元素值的平均值。背景图像生成单元1508可以将提取后的第二元素的所述部分的平均值指定为每个子区域的每行的参考值。

在操作1703中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过执行从第二坐标系(即，极坐标系统)到第一坐标系(即，笛卡尔坐标系)的至少一个提取后的第二元素的第二坐标变换，来确定包括第一坐标系中的至少一个第三元素的初始圆形图像。在一些实施例中，初始圆形图像可以对应于外环。在一些实施例中，可以基于至少一个参数值来确定至少一个第三元素的至少一个元素值，并且该至少一个第三元素的至少一个元素值与种子图像中的对应的第一元素的元素值不同。

仅作为示例，图21a是根据本申请的一些实施例所示的示例性初始圆形图像的示意图。所述初始圆形图像可以根据至少一个提取后的第二元素的第二坐标变换生成。如图21a所示，初始圆形图像可包括四个部分，即第一部分2102、第二部分2104、第三部分2106和第四部分2108。第一部分2102可以对应于第一子区域1902。第二部分2104可以对应于第二子区域1904。第三部分2106可以对应于第三子区域1906。第四部分2108可以对应于第四子区域1908。初始圆形图像可以包括至少一个第三元素。可以基于相应子区域中的至少一个参考值来确定每个部分中的第三元素的元素值。例如，可以基于外环的第一子区域1902中的至少一个参考值来确定第一部分2102中的第三元素的元素值。

在一些实施例中，在第二坐标变换之后，初始圆形图像中的第三元素的第一部分可以直接对应于中间图像中的提取后的第二元素的一部分，故第三元素的第一部分的每个元素值可以根据参考值和极径(如图20所示)之间的关系直接确定，因此，参考值可以被指定为第三元素的第一部分的每个元素值。可选地或另外地，初始圆形图像中的第三元素的第二部分可以不直接对应于中间图像中的任何提取后的第二元素，故第三元素的第二部分的每个元素值可以基于参考值与极径(如图20所示)之间的关系通过插值来确定。因此，在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以基于至少两个参考值对变换后的提取后的第二元素的一部分执行插值，以确定第三元素的元素值。插值算法可以包括最近邻像素插值、线性插值等。

在操作1705中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过执行均化操作来修改初始圆形图像以获得对应于外环背景的背景图像。背景图像可以反映与外环相关的背景信息(例如，空气)。图21b是根据本申请的一些实施例所示的示例性背景图像的示意图。图21b中所示的背景图像可以通过修改图21a中所示的初始圆形图像来生成。如图21b所示，背景图像比图21a中的初始圆形图像更均匀。

在一些实施例中，均化操作可包括旋转操作、叠加操作、归一化操作等，或其组合。例如，背景图像生成单元1508可以通过使初始圆形图像的至少一个第三元素相对于外环的中心旋转至少一次，并且每次旋转时旋转一个角度，来生成至少一个旋转后的圆形图像。通过执行旋转操作，参考值(例如，中值)可以在径向上均匀地分布在旋转后的图像上。仅作为示例，当初始圆形图像的至少一个第三元素旋转一次时，至少一个第三元素的位置可以移动到新位置以生成旋转后的圆形图像。对于位于第一位置的初始圆形图像的第三元素，在旋转后的圆形图像中位于第一位置的相应元素的元素值可能与初始圆形图像的第三元素的元素值不同。背景图像生成单元1508可以通过叠加初始圆形图像和至少一个旋转后的圆形图像来生成叠加图像。背景图像生成单元1508还可以通过归一化叠加图像来生成对应于外环背景的背景图像。例如，背景图像生成单元1508可以把叠加图像中的每个元素(也称为第四元素)除以n+1，其中n指旋转次数或旋转后的圆形图像的数量(或计数)。又例如，背景图像生成单元1508可以使初始圆形图像的至少一个第三元素进行至少一次旋转。在每次旋转时，背景图像生成单元1508可以在初始圆形图像的至少一个第三元素相对于外环的中心旋转一个角度时，生成旋转后的圆形图像，并通过叠加初始圆形图像和旋转后的圆形图像来生成另一图像。在每次旋转时，背景图像生成单元1508还可以将叠加图像指定为初始圆形图像。当完成至少一次旋转时，背景图像生成单元1508可以通过归一化叠加图像来生成对应于外环背景的背景图像。例如，背景图像生成单元1508可以将叠加图像中的每个元素(即，第四元素)除以2n(n指旋转次数)以生成背景图像。关于背景图像的生成的更多描述可以在本申请的其他地方找到(例如，图22和图24，及其相关描述)。

图22是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程2200的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程2200可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程2200的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程2200在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图22中所示的过程2200的操作顺序和下文描述的操作的顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程2200执行过程1700的操作1705。

在操作2201中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过使初始圆形图像的至少一个第三元素相对于外环的中心旋转至少一次，并且每次旋转时旋转一个角度，来生成至少一个旋转后的圆形图像。每个旋转后的圆形图像可包括至少一个旋转后的第三元素。外环的中心可以与扫描的视野的中心和/或成像设备110的机架孔重合。所述角度可小于360°。在一些实施例中，两次或更多次旋转中的角度可以是相同的。或者，不同次数的旋转中的角度可以是不同的。例如，第一次旋转时的角度可以是30°，第二次旋转时的角度可以是45°。旋转次数可以根据成像系统100的默认设置来设置，或者由用户或操作者经由终端130来预设。

如图23所示，可以基于初始圆形图像生成至少一个旋转后的圆形图像。图23是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的示意图。如图23所示，初始圆形图像2301可包括四个部分。第一次旋转后的圆形图像2302可以通过使初始圆形图像2301相对于外环的中心o以30°进行旋转第一次而产生。第二次旋转后的圆形图像2303可以通过使初始圆形图像2301相对于外环的中心o以30°进行第二次旋转而产生(或者，使第一次旋转后的圆形图像2302相对于外环的中心o以30°进行第二次旋转)。应当注意，旋转次数仅出于说明的目的而提供，并且不旨在限制本申请的范围。初始圆形图像2301可以进行其他次数的旋转，例如，7次、10次、20次等。初始圆形图像可以在同一方向(例如，顺时针方向、逆时针方向)上进行旋转。

在操作2203中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过叠加初始圆形图像和至少一个旋转后的圆形图像来生成新图像(即，叠加图像)。在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以叠加初始圆形图像中的第三元素和至少一个旋转后的圆形图像中的相应的旋转后的第三元素。叠加图像可包括至少一个第四元素。每个第四元素可以是第三元素和相应的旋转后的第三元素的总和。仅作为示例，如图23所示，可以通过叠加初始圆形图像2301，第一次旋转后的圆形图像2302和第二次旋转后的圆形图像2303来生成新图像2304。

在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以对至少一个旋转后的圆形图像中的至少一个执行插值运算。具体地，背景图像生成单元1508可以对至少一个旋转后的圆形图像的旋转后的第三元素执行插值运算。背景图像生成单元1508可以通过叠加初始圆形图像和至少一个(插值后的)旋转后的圆形图像来生成新图像(即，叠加图像)。

在操作2205中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过归一化叠加图像来生成对应于外环背景的背景图像。背景图像可以反映与外环相关的背景信息(例如，空气)。

在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以将叠加图像中的每个第四元素除以n+1(n指旋转次数，或旋转后的圆形图像的数量(或计数))。例如，如果叠加图像是基于初始圆形图像和6次旋转后的圆形图像生成的，则背景图像生成单元1508可以将叠加图像中的每个第四元素除以7以生成背景图像。又例如，如图23所示，可以基于初始圆形图像2301、第一次旋转后的圆形图像2302和第二次旋转后的圆形图像2303来生成叠加图像2304。可以通过将叠加图像2304(例如，叠加图像2304中的第四元素)除以3来生成背景图像2305。

图24是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的流程图。在一些实施例中，过程2400的至少一个操作可以在图1中所示的成像系统100中实施。例如，过程2400可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备150和/或存储器220中，并且由处理设备140(例如，如图2所示的计算设备200的处理器210、如图3所示的移动设备300的cpu340、如图4所示的处理设备140的至少一个模块等)调用和/或执行。又例如，过程2400的一部分可以在成像设备110上实施。以下呈现的所示过程的操作旨在说明。在一些实施例中，过程2400在实施时可以添加至少一个未描述的额外操作，和/或删减至少一个此处所描述的操作。此外，图24中所示的过程2400的操作顺序和下文描述的操作的顺序并不加以限制。在一些实施例中，可以根据过程2400执行过程1700的操作1705。

在操作2401中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以在初始圆形图像的至少一个第三元素相对于外环的中心旋转一个角度时，产生旋转后的圆形图像。旋转后的圆形图像可包括至少一个旋转后的第三元素。外环的中心可以位于扫描的视野的中心和/或成像设备110的机架孔。所述角度可小于360°。

在操作2403中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过叠加初始圆形图像和旋转后的圆形图像来生成新图像(即，叠加图像)。在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以叠加初始圆形图像中的第三元素和旋转后的圆形图像中的相应的旋转后的第三元素。叠加图像可包括至少一个第四元素。每个第四元素可以是相应的第三元素和相应的旋转后的第三元素的总和。

在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以对旋转后的圆形图像执行插值运算。具体地，背景图像生成单元1508可以对旋转后的圆形图像中的旋转后的第三元素执行插值运算。背景图像生成单元1508可以通过叠加初始圆形图像和插值后的旋转后的圆形图像来生成新图像(即，叠加图像)。

在操作2405中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以确定是否满足条件。该条件可以与是否执行了指定的旋转次数、两次连续旋转中的两个叠加图像之间的差是否小于阈值等或其组合相关联。应当注意，在一些实施例中，当两次连续旋转中的两个叠加图像之间的差等于阈值时，背景图像生成单元1508可以确定满足条件，或者，背景图像生成单元1508可以确定不满足条件。响应于确定不满足条件，过程2400可以执行操作2407。在操作2407中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以将叠加图像指定为初始圆形图像。过程2400可以进一步执行操作2401，执行下一次旋转。在一些实施例中，不同旋转次数的旋转角度可以相同或不同。

响应于确定满足条件，过程2400可以执行操作2409。在操作2409中，处理设备140(例如，背景图像生成单元1508)可以通过归一化叠加图像来生成对应于外环背景的背景图像。背景图像可以反映与外环相关的背景信息(例如，空气)。

在一些实施例中，背景图像生成单元1508可以将叠加图像中的每个第四元素除以2n(n指旋转次数)以生成背景图像。例如，如果叠加图像是通过执行6次旋转生成的，则背景图像生成单元1508可以将叠加图像中的每个第四元素除以26以生成背景图像。

图25是根据本申请的一些实施例所示的修改初始圆形图像的示例性过程的示意图。如图25所示，可以执行两次旋转。初始圆形图像2501可以包括四个部分。第一次旋转后的圆形图像2502可以通过使初始圆形图像2501相对于外环的中心o以30°进行第一次旋转而产生。可以通过叠加初始圆形图像2501和旋转后的圆形图像2502来生成第一新图像(即，第一叠加图像)2503。第一叠加图像2503可以在下一轮旋转中被视为初始圆形图像2501。第二次旋转后的圆形图像2504可以通过使第一叠加图像2503相对于外环的中心o以15°进行第二次旋转而产生。可以通过叠加第一叠加图像2503和第二旋转后的圆形图像2504来生成第二新图像(即，第二叠加图像)2505。可以通过归一化第二叠加图像2505来生成背景图像2506。具体地，可以通过将第二叠加图像2505(例如，第二次叠加图像2505中的第四元素)除以4来生成背景图像2506。也就是说，在图25中，径向移动平均被应用于该四扇区图像。

本申请提供了基于空气掩膜的迭代重建的系统和方法。使用第一空气掩膜，可以加速迭代重建。具体地，空气掩膜可以是二值图像，其可以区分图像中表示空气的元素和不表示空气的元素(例如，表示非空气的元素)。表示空气的元素可以不参与迭代重建，这可以加快迭代重建的速度。因此，可区分空气和非空气的高精度的空气掩膜可以促进迭代重建并改善重建图像的质量。在本申请中，可以通过对原始数据执行最小值反投影(在本申请中的其他地方描述)来生成空气掩膜。通过执行最小值反投影，可以生成空气掩膜种子图像(也称为第二种子图像)。无论是否在重建中引入截断，基于最小值反投影生成的空气掩膜种子图像可以提供对象的清晰轮廓，这可以促进通过阈值处理来分割或区分空气区域与图像的其余部分以生成空气掩膜。因此，使用最小值反投影，可以提高空气掩膜的精度。

为了加速迭代重建，本申请提供了校正后的种子图像。(校正后的)种子图像可以为迭代重建提供初始图像估计。通常，种子图像可以包括由于外环中缺少数据而发生的偏移(在本申请的其他地方描述)。该偏移可以通过增加迭代重建的迭代次数减少或消除。在本申请中，可以通过从种子图像中减去外环背景来校正种子图像，以减少或消除该偏移。因此，可以确定具有良好质量的初始图像估计(即，校正后的种子图像)。基于校正后的种子图像的迭代重建可以减少迭代次数，这可以提高迭代重建的效率，还可以改善重建图像的质量。

应当注意，在一些实施例中，校正后的种子图像和空气掩膜可以在迭代重建中同时使用，这可以进一步加速迭代重建并提高重建图像的质量。仅作为示例，处理设备140可以基于校正后的种子图像、第一空气掩膜和/或原始数据来重建至少一个图像。

应该注意的是术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅为了便于描述而不代表特定的顺序或名称。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定术语来描述本申请的实施例。例如，“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的至少一个实施例中的某些特征、结构或特性可以进行适当的组合。

此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括韧体、常驻软件、微代码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“模块”或“系统”。此外，本申请的各方面可以呈现为位于至少一个计算机可读媒体中的计算机产品，该产品具有计算机可读程序编码。

非暂时性计算机可读信号介质可以包括传播的数据信号，其中包含计算机可读程序代码，例如，在基带中或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合形式。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的媒体进行传播，包括无线电、缆线、光纤电缆、rf等，或任何上述介质的合适组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象程序设计语言如java、scala、smalltalk、eiffel、jade、emerald、c++、c#、vb.net、python等，常规程序化程序设计语言如c语言、visualbasic、fortran2003、perl、cobol2002、php、abap，动态程序设计语言如python、ruby和groovy，或其他程序设计语言。程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机上运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(lan)或广域网(wan)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(saas)。

此外，除非申请专利范围中明确说明，否则所述处理元素或序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实施，但是也可以只通过软件的解决方案得以实施，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对至少一个发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

在一些实施例中，用于描述和要求保护本申请的某些实施例的数量、性质等，应被理解为在一些情况下被术语“约”、“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另有说明，否则“约”、“近似”或“基本上”可表示其描述的值的±20％变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

本申请中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)均在此通过引用的方式全部并入本申请以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，如果任何并入材料相关的与本文件相关的描述、定义和/或术语使用之间有任何不一致或冲突，那么本文件中的描述、定义和/或术语使用应当优先。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。