图像重建方法及电子设备技术

本发明专利技术实施例提供一种图像重建方法及电子设备，所述方法包括：将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像；将所述CL扫描中的第一参数转换为所述CT扫描中的第二参数；根据所述第二投影图像和所述第二参数，基于CT图像重建算法进行图像重建。本发明专利技术实施例通过根据CL扫描中点源锥束X射线的传播强度特征和透视投影特性，结合CL扫描的几何关系，将CL扫描中的投影图像等效转换为CT扫描中的投影图像，将CL扫描中的几何参数等效转换为CT扫描中的几何参数，从而直接使用任何CT重建算法对CL扫描数据进行重建，方法简单，通用性强，重建精度高。

【技术实现步骤摘要】
图像重建方法及电子设备
本专利技术实施例属于图像重建
，更具体地，涉及一种图像重建方法及电子设备。
技术介绍
随着探测器技术与计算机技术的发展，传统CL扫描的胶片被替换为平板探测器，从而可以在扫描过程中获得一系列连续的投影数据。对于获得的数据，在早期主要使用称为Tomosyntheis的技术进行断层重建。现代CL(ComputedLaminography，计算机分层扫描)技术吸收了CT(ComputedTomography，计算机断层扫描)技术，以解析或迭代的方法进行重建。相比传统方法中一次扫描只能获得一个模糊的断层，现代CL的成像速度和图像质量都有明显提升。现代CL技术因光源几何性质的不同划分为平行束系统和锥束系统，平行束主要使用同步辐射光源，平行束CL称为SRCL(SynchrotronRadiationComputedLaminography，同步辐射计算机分层扫描)。由于锥形束是工业及科研中相对容易获得的光源，在平行束CL成功应用后，对锥束CL的研究就成为了热点。在锥束CL技术的研究过程中，出现了多种扫描轨迹，不同的扫描轨迹不但影响机械机构的设计，其重建方法也有所不同。目前所研究的轨迹大致可以分为四类：平面轨迹，有限角摆动，圆轨迹，空间轨迹。更复杂的轨迹及重建算法也仍在研究中。2003年，M.Yang等人提出了一种倾斜回转扫描形式的CL成像技术，如图1所示，图1中圆圈表示射线源，平行四边形表示投影平面，倾斜的圆柱形表示旋转轨迹，虚线箭头的方向表示轨迹的运动方向，表示旋转轴矢量，∑CL表示CL扫描的投影平面。该技术可以认为是任意旋转轴下的CT重建技术。传统的CT技术中，扫描回转轴平行于探测器平面，而该技术则使用与探测器有一定夹角的回转轴。对于这种轨迹，M.Yang等人提出了一种滤波反投影型的解析重建算法。这种扫描形式的主要优势是机构易于实现，且拥有极快的重建速度。圆轨迹倾斜扫描获得的投影数据信息量较多，重建质量较好，机构也相对易于实现。在现代断层重建算法研究中，一般将CL重建问题视为特殊轨迹的CT重建问题，所以CL重建算法与现代CT领域中的各种技术密切相关。现代CL重建从CT滤波反投影(FilteredBackprojection,FBP)算法中借鉴了许多技术，这一类算法属于解析型重建算法，重建速度快，是工程中最为常用的重建手段。在锥束CT应用中，最著名的算法是基于圆轨迹扫描的近似FBP算法，一般称为FDK算法。在CL重建领域，Myagotin论述了平行束CL的FBP重建方法，Gao等人在线性扫描轨迹的基础上研究了锥束直线滤波反投影算法(LinearFBP,LFBP)；M.Yang等在锥束圆轨迹扫描中实现了一种滤波反投影重建算法。这些算法的执行效率都很高，但是重建的图像都因数据缺失而存在一定的伪影。与解析重建相比，迭代重建型算法的通用性强，重建质量好，在投影数据缺失或者噪音较大时，迭代类重建算法的重建结果明显优于滤波反投影类算法，且无论扫描轨迹多么复杂，都可以通过迭代的方式进行重建。如果能将CT重建算法用于CL重建，一方面可以验证新技术对CL重建的作用，另一方面也可以作为一种可行的CL重建方法。然而，如果直接对CT重建算法进行修改，使之应用于CL重建，需要开发者先正确理解待修改的CT重建算法，再进行精细地编程，其中涉及了很多数学重建理论和高性能计算方面的知识，实现难度较大；由于CT重建算法很多，如果将每个CT重建算法都进行改造并用于CL重建，工作量将非常大。综上所述，亟需一种简单、通用的方法将CT重建算法用于CL重建。
技术实现思路
为克服上述CT重建算法用于CL重建算法需要对CT重建算法进行修改，难度大的问题或者至少部分地解决上述问题，本专利技术实施例提供一种图像重建方法及电子设备。根据本专利技术实施例的第一方面，提供一种图像重建方法，包括：将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像；将所述CL扫描中的第一参数转换为所述CT扫描中的第二参数；根据所述第二投影图像和所述第二参数，基于CT图像重建算法进行图像重建。根据本专利技术实施例的第二个方面，还提供一种电子设备，包括：至少一个处理器；以及与所述处理器通信连接的至少一个存储器，其中：所述存储器存储有可被所述处理器执行的程序指令，所述处理器调用所述程序指令能够执行第一方面的各种可能的实现方式中任一种可能的实现方式所提供的图像重建方法。本专利技术实施例提供一种图像重建方法及电子设备，该方法通过根据CL扫描中点源锥束X射线的传播强度特征和透视投影特性，结合CL扫描的几何关系，将CL扫描中的投影图像等效转换为CT扫描中的投影图像，将CL扫描中的几何参数等效转换为CT扫描中的几何参数，从而直接使用任何CT重建算法对CL扫描数据进行重建，方法简单，通用性强，重建精度高。附图说明图1为现有技术中倾斜圆轨迹CL扫描示意图；图2为本专利技术实施例提供的图像重建方法整体流程示意图；图3为本专利技术实施例提供的图像重建方法中倾斜圆轨迹CL扫描的正视图；图4为本专利技术实施例提供的图像重建方法中CL投影平面转换为CT投影平面的示意图；图5为本专利技术实施例提供的图像重建方法中透视引起的几何轮廓变形示意图；图6本专利技术实施例提供的图像重建方法中第二投影图像求解示意图；图7为本专利技术实施例提供的图像重建方法中旋转轴的旋转角度小于0时，三维空间顺时针旋转示意图；图8为本专利技术实施例提供的图像重建方法中旋转轴的旋转角度大于0时，三维空间逆时针旋转示意图；图9为本专利技术实施例提供的图像重建装置整体结构示意图；图10为本专利技术实施例提供的电子设备整体结构示意图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术实施例的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术实施例，但不用来限制本专利技术实施例的范围。在本专利技术实施例的一个实施例中提供一种图像重建方法，图2为本专利技术实施例提供的图像重建方法整体流程示意图，该方法包括：S201，将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像；其中，CL扫描为锥束CL扫描，锥束CL扫描中的锥束X射线一般使用X光管产生，通过高速电子流轰击金属靶获得，可以近似为点光源。在理想条件下，点源X射线在空间依球面传播。点源X光在真空中传播时，其强度会随着传播距离变远而减弱，本实施例将这种特性称为“平方减弱”特性。从探测器校正角度看，这种不同可以近似认为是一种探测器响应不一致，可以在校正过程中消除，所以在带校正的平板探测器成像中，一般认为平方减弱效应可以被忽略。在本实施例中均假设所有投影数据都是校正后的数据，从而忽略平方减弱效应。换言之，本实施例中认为点源X射线在真空传播时强度不变。从几何的角度看，在锥束X射线成像的投影过程中，引发探测器产生响应的X射线都汇聚到射线源的焦点，所以锥束X射线成像具备透视投影的特征。透视投影是一种映射，按照数学语言可以描述为：在三维欧式空间R3中，预先选定点s和平面∑，s称为焦点，∑称为投影平面；W是R3的子集，对于任意点u∈W，都可以确定直线su与∑的唯一交点u'，这个过程称为将点u关于s-∑作透视投影，u'是u的投影点。将W内的所有点都透视投影到平面∑后可以得到集合V，从而可以将透视映射记作Tp：为了便于进行数学描述，定义焦点s为原点O，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像重建方法，其特征在于，包括：将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像；将所述CL扫描中的第一参数转换为所述CT扫描中的第二参数；根据所述第二投影图像和所述第二参数，基于CT图像重建算法进行图像重建。

【技术特征摘要】
1.一种图像重建方法，其特征在于，包括：将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像；将所述CL扫描中的第一参数转换为所述CT扫描中的第二参数；根据所述第二投影图像和所述第二参数，基于CT图像重建算法进行图像重建。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将CL扫描中的第一投影图像转换为CT扫描中的第二投影图像的步骤具体包括：将CL扫描中的第一投影平面转换为CT扫描中的第二投影平面；将所述第一投影平面上的第一投影图像映射到所述第二投影平面上，获取所述第二投影平面上的第二投影图像。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将CL扫描中的第一投影平面转换为CT扫描中的第二投影平面的步骤具体包括：获取所述CL扫描中的射线源在所述第一投影平面上的第一投影点；将过所述第一投影点且与所述CL扫描中旋转轨迹的旋转轴平行的面作为第二投影平面；其中，所述CL扫描为锥束扫描，所述旋转轨迹为倾斜圆轨迹。4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将所述第一投影平面上的第一投影图像映射到所述第二投影平面上，获取所述第二投影平面上的第二投影图像的步骤具体包括：获取所述第一投影图像映射到所述第二投影平面上的梯形区域；获取所述梯形区域中平行的两条边，将平行的所述两条边中长度最短的边进行延长，获取矩形区域；根据生成所述第一投影图像的探测器中感光元件的尺寸，对所述矩形区域进行网格划分，计算每个所述网格对应的像素强度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，通过以下公式获取所述第一投影图像映射到所述第二投影平面上的梯形区域：其中，(xw'，yw'，zw')为所述第一投影图像中的任一像素投影到所述第二投影平面上的第二投影点的三维坐标，(xw，yw，zw)为所述第一投影图像中任一像素的三维坐标，FDD为射线源和所述第一投影点之间的第一距离，θ为所述CL扫描中旋转轴的倾斜角度。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨民，孙亮，满庆丰，林强，吴雅朋，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，北航天津武清智能制造研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11