图像生成装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于生成目标的图像的图像生成装置(1)。重建单元(10)基于所提供的测量投影值重建所述图像，使得由成本函数定义的成本被减小，其中，所述成本函数依赖于通过模拟经过所述图像的正向投影而已经确定的计算投影值与所提供的测量投影值之间的差，并且其中，所述成本函数对相应差的依赖程度依赖于所述相应差。这能够允许考虑在重建过程期间运动和/或对目标的不完全照射对所述测量投影值的干扰程度，所述考虑能够得到具有经改进的图像质量的图像重建。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于生成目标的图像的图像生成装置、方法和计算机程序。
技术介绍
在已知的计算机断层摄影(CT)系统中，X射线源围绕待成像的目标旋转，同时，X射线源发射X射线并且X射线探测器探测已经穿过目标后的X射线，以便生成投影值。投影值被用于重建目标的图像，其中，重建可以包括适于通过使成本函数最小化来重建图像的迭代重建流程，所述成本函数依赖于通过模拟经过图像的正向投影而已经确定的计算投影值与基于探测到的X射线已经生成的投影值之间的差的二次方。如果目标不移动和/或如果目标已经被X射线完全照射，则迭代重建流程能够产生具有良好质量的目标的图像。然而，如果目标正在移动和/或如果目标没有被完全照射，则经重建图像的质量可能会降低。Singanallur V.Venkatakrishnan等人的文章“Model based iterative reconstruction for Bright Field electron tomography”(Proceedings of SPIE，第8657卷，第86570A-1至86570A-12页，2013年)公开了一种用于使用基于模型的迭代重建算法来采集明场电子断层摄影(bright field electron tomography,BF-ET)图像的装置，所述基于模型的迭代重建算法说明了在迭代重建期间来自数据中的布拉格散射的异常测量结果的存在。该方法通过将重建公式化为对成本函数的最小化来说明异常，这拒绝了从针对BF-ET所假设的典型比尔定律(Beer’s law)模型显著偏离的测量结果。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于生成目标的图像的图像生成装置、方法和计算机程序，其允许生成具有经改进的质量的图像。在本专利技术的第一方面中，提出了一种用于生成目标的图像的图像生成装置，其中，所述图像生成装置包括：-测量投影值提供单元，其用于提供所述目标的测量投影值，-重建单元，其用于基于所提供的测量投影值来重建所述图像，使得由成本函数所定义的成本被减小，其中，所述成本函数依赖于通过模拟经过所述图像的正向投影而已经确定的计算投影值与所提供的测量投影值之间的差，并且其中，所述成本函数对相应差的依赖程度依赖于所述相应差，使得所述成本函数对第一相应差的依赖小于所述成本函数对第二相应差的依赖，所述第二相应差小于所述第一相应差。或者其中，所述成本函数依赖于基于包括在差集中的差针对所述差集而计算的参数，所述成本函数对针对相应差集的参数的依赖程度依赖于所述参数，使得所述成本函数对针对第一差集的参数的依赖小于所述成本函数对针对第二差集的参数的依赖，针对所述第二差集的所述参数小于针对所述第一差集的所述参数。在所建议的备选解决方案之一中，由于所述成本函数对相应差的依赖程度依赖于所述相应差，所以在重建过程期间，能够考虑相应差的量。例如，如果所述相应差与例如已知水平的添加噪声相比相对较大，则能够假设这种大的差是由所述目标的移动和/或由对所述目标的不完全照射引起的，并且所述成本函数可以较不依赖于该相应差，反之，如果相应差相对较小，则能够假设相应投影值未受运动和/或不完全照射的不利影响，并且所述成本函数能够更强地依赖于该相应差。因此，所述成本函数对相应差的依赖程度的依赖性允许考虑在重建过程中目标的移动和/或不完全照射对测量投影值的干扰程度，从而允许重建具有经改进的图像质量的图像。在另一建议的备选解决方案中，基于差集来做出图像重建，其中，基于相应集中所包括的差针对每个集确定参数。所述集中的每个包括两个或更多个差。由于所述成本函数对针对相应差集的参数的依赖程度依赖于所述参数并且因此依赖于所述集内的差，因此能够进一步减小由移动或类似的条件导致的系统偏差所引起的对测量投影值的干扰的不希望的影响。具体地，能够实现的是，投影值的较小的系统偏差足以使所述成本函数更少地依赖于涉及这样的系统偏差的差。由此，经重建图像的图像质量能够被进一步改进。例如，测量投影值是指示在不同方向上已经穿过所述目标的辐射强度的测得的强度值，或者与沿着通过所述目标的不同线的诸如吸收和/或散射属性的目标属性的投影相对应的测量线积分值。相应地，所述计算投影值例如是指示在模拟期间在不同方向上已经穿过所述目标的图像的辐射的模拟强度的模拟强度值，或者与沿着通过所述图像的不同线而通过所述目标的所述图像的模拟投影相对应的模拟线积分值。所述测量投影值提供单元能够包括存储单元，测量投影值已被存储在所述存储单元中，并且能够从所述存储单元提供所存储的测量投影值，和/或测量投影值提供单元能够包括用于采集所述投影值的采集单元。所述测量投影值提供单元也能够适于接收来自另一单元的测量投影值，并且适于向所述重建单元提供接收到的测量投影值。例如，所述图像生成装置能够是包括采集单元和所述重建单元的整个成像系统，或者所述图像生成装置能够只是适于接收并任选地存储测量投影值并适于基于测量投影值来重建图像的计算装置。所述重建单元优选地适于基于所提供的测量投影值来生成CT图像。具体而言，所述重建单元适于对图像进行迭代重建，使得由所述成本函数定义的成本被减小。投影值优选地涉及所述目标的吸收，但是它们也可以涉及诸如散射属性的目标的其他属性。所述目标优选地是诸如人或动物的生物。然而，所述目标也可以是技术目标。优选地，如果相应差小于阈值，则所述成本函数适于更强地依赖于所述相应差，并且，如果相应差大于所述阈值，则所述成本函数更少地依赖于所述相应差。所述阈值可以依赖于所述相应差所对应的测量投影值的标准差。例如，所述阈值可以是所述相应差所对应的测量投影值的标准差的倍数。将这些阈值用于决定所述成本函数是否应当更强地依赖于所述相应差能够进一步改进经重建图像的质量。在优选实施例中，如果相应差小于阈值，则所述成本函数适于成二次方地依赖于所述相应差，并且如果相应差大于所述阈值，则所述成本函数适于线性地依赖于所述相应差。成本函数对相应差的这些依赖也导致进一步改进的经重建图像的质量。此外，也是在这种情况下，所述阈值可以依赖于相应差所对应的测量投影值的标准差；具体而言，所述阈值可以是相应差所对应的测量投影值的标准差的倍数。在实施例中，所述成本函数被配置为使得所述成本函数对所述相应差的依赖程度依赖于所述相应差并且依赖于所述相应差所对应的测量投影值的标准差。此外，在实施例中，所述成本函数可以适于依赖于相应差所对应的测量投影值的标准差，其中，如果所述相应差小于阈值，则所述成本函数可以更强地依赖于所述相应差所对应的测量投影值的标准差，并且如果所述相应差大于所述阈值，则所述成本函数可以更少地依赖于所述相应差所对应的测量投影值的标准差。例如，如果相应差小于阈值，则成本函数适于成二次方地依赖于所述相应差所对应的测量投影值的逆标准差(inverse standard deviation)，并且如果相应差大于所述阈值，则成本函数适于线性地依赖于相应差所对应的测量投影值的逆标准差。这些依赖也导致进一步改进的经重建图像的质量。在实施例中，所述成本函数包括胡伯位势(Huber potential)，其也可以被认为是胡伯损失函数，并且其依赖于通过模拟经过所述图像的正向投影而已经确定的计算投影值与所提供的测量投影值之间的差。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生成目标的图像的图像生成装置，所述图像生成装置(12)包括：‑测量投影值提供单元(13)，其用于提供所述目标的测量投影值，‑重建单元(10)，其用于基于所提供的测量投影值来重建所述图像，使得由成本函数所定义的成本被减小，其中，所述成本函数依赖于通过模拟经过所述图像的正向投影而已经确定的计算投影值与所提供的测量投影值之间的差，并且其中，所述成本函数对相应差的依赖程度依赖于所述相应差，使得所述成本函数对第一相应差的依赖小于所述成本函数对第二相应差的依赖，所述第二相应差小于所述第一相应差，或者其中，所述成本函数依赖于基于包括在差集中的所述差而针对所述差集而计算的参数，所述成本函数对针对相应差集的参数的依赖程度依赖于所述参数，使得所述成本函数对针对第一差集的参数的依赖小于所述成本函数对针对第二差集的参数的依赖，针对所述第二差集的所述参数小于针对所述第一差集的所述参数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.26 EP 14161737.31.一种用于生成目标的图像的图像生成装置，所述图像生成装置(12)包括：-测量投影值提供单元(13)，其用于提供所述目标的测量投影值，-重建单元(10)，其用于基于所提供的测量投影值来重建所述图像，使得由成本函数所定义的成本被减小，其中，所述成本函数依赖于通过模拟经过所述图像的正向投影而已经确定的计算投影值与所提供的测量投影值之间的差，并且其中，所述成本函数对相应差的依赖程度依赖于所述相应差，使得所述成本函数对第一相应差的依赖小于所述成本函数对第二相应差的依赖，所述第二相应差小于所述第一相应差，或者其中，所述成本函数依赖于基于包括在差集中的所述差而针对所述差集而计算的参数，所述成本函数对针对相应差集的参数的依赖程度依赖于所述参数，使得所述成本函数对针对第一差集的参数的依赖小于所述成本函数对针对第二差集的参数的依赖，针对所述第二差集的所述参数小于针对所述第一差集的所述参数。2.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，如果相应差小于阈值，则所述成本函数适于更强地依赖于所述相应差，并且，如果相应差大于所述阈值，则所述成本函数更少地依赖于所述相应差。3.根据权利要求2所述的图像生成装置，其中，所述阈值依赖于所述相应差所对应的所述测量投影值的标准差。4.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，如果相应差小于阈值，则所述成本函数适于成二次方地依赖于所述相应差，并且，如果相应差大于所述阈值，则所述成本函数适于线性依赖于所述相应差。5.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，所述成本函数适于使得所述成本函数对所述相应差的所述依赖程度还依赖于所述相应差所对应的所述测量投影值的标准差。6.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，所述成本函数适于还依赖于所述相应差所对应的所述测量投影值的标准差，其中，如果所述相应差小于阈值，则所述成本函数适于更强地依赖于所述相应差所对应的所述测量投影值的所述标准差，并且，如果所述相应差大于所述阈值，则所述成本函数适于更少地依赖于所述相应差所对应的所述测量投影值的所述标准差。7.根据权利要求1所述的图像生成装置，其中，所述测量投影值中的每个是基于已经由辐射源(2)生成的、沿辐射路径穿过目标之后的辐射的测量结果来生成的。8.根据权利要求7所述的图像生成装置，其中，针对所述辐射路径中的至少一个生成多个投影值，每个投影值是根据多种材料中...

【专利技术属性】
技术研发人员：T·克勒，A·特伦，F·贝格纳，B·J·布伦德尔，R·D·比普斯，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL