图像数据的重建制造技术

本发明专利技术涉及一种用于基于借助X射线‑计算机断层造影装置获得的投影数据组（P）重建图像数据组（V

Reconstruction of image data

The invention relates to a method for using the projection data set X X-ray computed tomography device based on the (P) reconstruction image data set (V

【技术实现步骤摘要】
图像数据的重建
本专利技术涉及一种用于基于借助X射线-计算机断层造影装置获得的投影数据组重建图像数据组的方法以及一种用于借助X射线-计算机断层造影装置产生对象内部的图像数据的方法，其中使用该重建方法。此外本专利技术还涉及一种这样图像重建装置以及一种用于执行所述方法的X射线-计算机断层造影装置。
技术介绍
在X射线-计算机断层造影装置中通常利用X射线从多个投影方向透视对象以获取投影数据组。然后从该投影数据组中重建图像数据组。这一点通常利用反投影方法进行，其中在大多数情况下由X射线-计算机断层造影装置的扫描仪获得的投影数据预处理。然后进行三维的“重整”步骤，其中将利用扇形地从源传播的射线产生的数据这样重整，使得其以如就好像探测器被平行地到达探测器的X射线波前击中那样的形状呈现。借助这样重整和滤波的数据然后在感兴趣体积内部进行到各个图像点的反投影。通常在此作为标准方法使用所谓的滤波反投影方法（FilteredBackProjection;FBP）。在该方法中通常首先将“重整的”数据转换到频域，在那里通过乘以卷积核进行滤波。然后反转换滤波的数据，并且利用滤波的数据进行反投影。通过选择卷积核可以影响期望的图像特征，特别是图像清晰度和噪声。但是不利地，在这样的简单的反投影方法中图像清晰度总是耦合到图像噪声。实现的清晰度越高，则图像噪声也越高并且反之亦然。由此近来开发了可以用来部分地克服该局限的迭代的重建方法。在这样的迭代重建方法中首先从投影测量数据中重建初始的图像数据。为此例如可以使用卷积-反投影方法。从这些初始的图像数据中然后利用应当尽可能好地数学上映射测量系统的“投影器”（投影算子）产生合成的投影数据。与测量信号的差然后被反投影并且由此重建残差图像，利用该残差图像更新初始的图像。更新后的图像数据又可以被用来在下一个迭代步骤中借助投影算子产生新的合成投影数据，从中又形成与测量信号的差并且计算新的残差图像，利用该残差图像又可以改善当前的迭代级的图像数据，等等。利用这样的方法可以重建具有相对好的图像清晰度却具有小的图像噪声的图像数据。不利地，这样的“基于原始数据的”或“基于投影数据的”迭代方法由于所需的重复的虚拟的从图像数据空间到投影数据空间的投影和从投影数据空间到图像数据空间的反投影而计算量非常大并且由此要求性能极高的硬件。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，实现一种替换的重建方法和相应的图像重建装置，其产生改进的图像数据组，而不要求具有多个虚拟的投影和反投影的基于投影数据的迭代。按照本专利技术的用于基于借助X射线-计算机断层造影装置所获得的投影数据组重建图像数据组的方法包括至少以下方法步骤：首先基于投影数据组产生第一图像数据组，这例如可以按照常规的方式利用简单的反投影或上面描述的滤波反投影来进行。此外产生边缘图像数据组，所述边缘图像数据组取决于位置地、即位置分辨地说明在第一图像数据组中在至少一个空间/时间方向上出现的边缘的边缘强度的度量。这一点可以在产生第一图像数据组之前、同时或之后进行。为此要指出，图像数据组不仅可以是空间的图像数据，而且也可以是包括时间维度的图像数据。例如，可以是在不同的时刻拍摄相同的层，如该层的一种电影拍摄那样，或者是在不同的时刻被拍摄的三维体积。在后一种情况下由此呈现四维图像数据组。不管仅是时间上静态的空间图像数据组还是包括了时间维度的图像数据组，以下将通过图像数据组的空间和时间坐标张开的空间称为“图像数据空间”，并且将“位置”理解为在该多维图像数据空间中的图像点，即体素或像素，其位置通过相应的空间和时间坐标值的元组，例如x,y,z和t来定义。相应地，“取决于位置”或“位置分辨”的概念也理解为在时间方向上的图像点依赖性或分辨率，只要图像数据空间包括了时间维的话。空间图像数据组（或图像数据组的空间部分）既可以是层图像的积累，例如一起看来按层地覆盖特定的体积，也可以是真的体积数据。按照本专利技术然后基于该第一图像数据组进行输出图像数据组的产生，其中在至少一个空间/时间方向上在考虑边缘图像数据组的条件下又取决于位置地进行在第一图像数据组中的分辨率的提高。取决于位置的分辨率提高在此理解为对于图像数据空间中的不同的位置，局部地进行数据分辨率的空间的或时间方向上的不同的提高。优选地，分辨率提高也是取决于方向的，即，在每个方向上是不同的。利用按照本专利技术的方法也就是总体上进行在第一图像数据组中可探测的边缘的区域中的图像清晰度的“边缘选择性的”局部提高。因为分辨率总是与提高的噪声相关，所以图像清晰度的这样的边缘选择性的提高具有如下优点：仅在重要的地方，也就是在包含最重要的信息的边缘所处在的地方提高分辨率。就此而言这一点也比图像分辨率的全局提高有利，因为在比无边缘的平面区域的区域中呈现更大的强度区别的边缘处完全可以容忍提高的噪声，而不会由此隐藏重要的信息。在用于借助X射线-计算机断层造影装置产生对象内部的图像数据的按照本专利技术的方法中，如上面提到的利用X射线从多个投影方向透视对象以获取投影数据组。在此，投影数据组的获取可以按照不同的方式进行，即，既可以按照顺序的方法也可以按照螺旋形方法进行。然后基于投影数据组利用前面描述的按照本专利技术的重建方法进行重建。在此例如可以对重建数据首先进行预处理。例如，可以将投影测量数据首先如通常的那样滤波一次并且尽可能消除噪声并且然后必要时也可以进行重整步骤。在此，也可以基于实际测量的探测器-投影测量数据插值投影测量数据。同样可以对投影数据首先使用校正方法，例如射线硬化校正。根据按照本专利技术的方法重建图像数据的相应的图像重建装置必须具有用于接收借助X射线-计算机断层造影装置所获得的投影数据组的投影测量数据接口。此外，图像重建单元需要构造为用来基于投影数据组重建第一图像数据组的重建单元。在此，可以是可以从投影数据组中例如按照常规的反投影方法产生图像数据组的重建单元。此外，图像重建装置应当具有边缘图像数据组产生单元，其构造为在运行中产生边缘图像数据组，其取决于位置地说明在第一图像数据组中在至少一个空间方向上出现的边缘的边缘强度的度量，以及图像数据组校正单元，其构造为基于第一图像数据组产生输出图像数据组，其中在考虑边缘图像数据组的条件下在至少一个空间/时间方向上进行第一图像数据组中的分辨率的提高。最后图像重建装置需要用于输出重建的图像数据的图像数据接口。这样的图像重建装置可以是计算机断层造影装置的部分，即，其例如可以按照通常的方式安装在断层造影装置的控制和分析计算机上。原则上这样的图像重建装置也可以按照另一个计算机单元的形式或者在另一个计算机单元上实现，该另一个计算机单元例如与计算机断层造影系统经过网络相连以传输数据或者以其他方式提供相应的数据。特别地，第一重建单元、边缘图像数据组产生单元和图像数据组校正单元可以分别作为软件模块在具有相应的存储可能性的合适的计算机上实现。投影数据接口以及图像数据接口同样可以按照纯软件的形式实现，如果仅需要从或者到其他在相同的计算机单元上实现的另外的投影数据预处理单元或图像数据进一步处理单元接收投影测量数据或者输出图像数据。原则上，这些接口也可以作为组合的硬件/软件接口实现，以便实现外部的输入和输出，例如借助软件组件特殊配置的硬件接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于基于借助X射线‑计算机断层造影装置获得的投影数据组(P)重建图像数据组(V

【技术特征摘要】
2011.11.16 DE 102011086456.31.一种用于基于借助X射线-计算机断层造影装置获得的投影数据组(P)重建图像数据组(VK)的方法，其中，所述方法包括以下方法步骤：-基于所述投影数据组(P)重建第一图像数据组(V0)，-产生边缘图像数据组(SE)，所述边缘图像数据组取决于位置地说明在第一图像数据组(V0)中在至少一个空间/时间方向上出现的边缘的边缘强度的度量，-基于该第一图像数据组(V0)产生输出图像数据组(VK)，其中，在至少一个空间/时间方向上在考虑所述边缘图像数据组(SE)的条件下取决于位置地进行所述第一图像数据组(V0)中的分辨率的提高，使得，相比于所述第一图像数据组，输出图像数据组的分辨率提高在噪声水平较高的边缘上比在噪声水平比较低的边缘上小。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述边缘图像数据组(SE)说明与局部的噪声强度(σ)相比的相对边缘强度的度量。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，为了产生所述边缘图像数据组(SE)，将所述第一图像数据组(V0)在至少一个空间/时间方向上进行微分。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在使用该边缘图像数据组(SE)的条件下产生图像清晰度校正数据组(VΔHR)，其取决于局部的边缘强度包括取决于位置的图像清晰度校正值，并且通过第一图像数据组(V0)与图像清晰度校正数据组(VΔHR)的组合，相比第一图像数据组(V0)进行输出图像数据组中(VK)的分辨率的提高。5.根据权利要求4所述的方法，其中，为了产生所述图像清晰度校正数据组(VΔHR)，-产生第二图像数据组(VHR)，其具有相对于第一图像数据组(V0)在至少一个空间/时间方向上提高的分辨率，-将该第二图像数据组(VHR)与所述边缘图像数据组(SE)进行组合。6.根据上述权利要求5所述的方法，其中，为了执行所述第二图像数据组(VHR)与所述边缘图像数据组(SE)的组合，将在该第二图像数据组(VHR)和第一图像数据组(V0)之间的差与所述边缘图像数据组(SE)相乘。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对第一图像数据组(V0)使用噪声降低方法，并且同时和/或然后进行与图像清晰度校正数据组(VΔHR)的组合。8.根据权利要求7所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：H布鲁德，R劳帕克，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE