一种基于体积驱动的投影方法及其系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于体积驱动的投影方法及其系统，所述方法包括步骤：对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影；将二维投影扩展到三维投影。由于在二维情况下基于面积的快速正投/反投算法，并且将该算法扩展到三维情况，成为基于体积的算法。不仅大幅提高精度，而且射线与像素的相交面积时，同一排像素使用顺序计算的办法，因而大量中间计算变量可以被缓存，因而提高计算速度。

A Volume-Driven Projection Method and Its System

【技术实现步骤摘要】
一种基于体积驱动的投影方法及其系统
本专利技术涉及医学成像
，尤其涉及的是一种基于体积驱动的投影方法及其系统。
技术介绍
一个完整的CT成像系统通常包括一个X射线源和一个探测器阵列。X射线源发出的射束被物体衰减后，到达探测器并被转化成数字信号。这些数字信号经过适当的校正算法的处理后，被送到重建系统并最终被转化成扫描图像。在目前主流的CT重建算法中，不管是解析重建还是迭代重建，正投/反投影算法是一个关键步骤。正投/反投算法直接影响到图像的生成速度，准确度和图像质量，正投/反投算法可以分为几类：像素驱动(PixelDriven或简称PD)，射线驱动(RayDriven或简称RD)，面积驱动(AreaDriven或简称AD)，距离驱动(DistanceDriven或简称DD)以及可分离足印投影(SeparableFootprint或简称SF)。现有技术中，正投/反投算法无法兼具高精度和快速的优势。因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种基于体积驱动的投影方法及其系统，旨在解决现有技术中正投/反投算法无法兼具高精度和快速的优势的问题。本专利技术解决技术问题所采用的技术方案如下：一种基于体积驱动的投影方法，其中，包括步骤：对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影；将二维投影扩展到三维投影。所述的基于体积驱动的投影方法，其中，所述对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影步骤具体包括：根据上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，计算像素在探测器上的二维投影；更新本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和；计算下一像素在探测器上的二维投影，直至完成一排像素在探测器上的二维投影。所述的基于体积驱动的投影方法，其中，所述像素在探测器上的二维投影Pj为：当tU>tL时，当tU≤tL时，tU＝Xb(j+1)-XU(j+1)，tL＝Xb(j+1)-XL(j+1)，其中，Pj'为本次像素在探测器上的二维投影时，投影覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Δθ为探测器对点源形成的二维角，L(j)为在点源与探测器中心之间的连线、像素行的中心线中，两线相交的交点到点源的距离，Bprev为上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Bdelta为本次像素在探测器上的二维投影时，本次像素中的像素面积和像素的值的乘积之和，Xb(j+1)为本次像素右边界的坐标，XU(j+1)为二维投影的右边界与图像上边界交点的坐标，XL(j+1)为二维投影的右边界与图像下边界交点的坐标，tU为Xb(j+1)与XU(j+1)之间的距离，tL为Xb(j+1)与XL(j+1)之间的距离，SU,k为，SL,k为，k为，a为像素长度，θj+1为二维投影的右边界与竖直方向的夹角，μ(·)是像素的值，i为本次像素。所述的基于体积驱动的投影方法，其中，所述本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和为：Bprev'＝Bprev+Bdelta-Pj'。述的基于体积驱动的投影方法，其中，所述将二维投影扩展到三维投影步骤采用线性插值、重叠插值或二维面积驱动中的任意一种方式进行计算。一种基于体积驱动的投影系统，其中，包括：处理器，以及与所述处理器连接的存储器，所述存储器存储有基于体积驱动的投影程序，所述基于体积驱动的投影程序被所述处理器执行时实现以下步骤：构建投影的二维模型；对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影；将二维投影扩展到三维投影。所述基于体积驱动的投影系统，其中，所述基于体积驱动的投影程序被所述处理器执行时，还实现以下步骤：根据上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，计算像素在探测器上的投影；更新本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和；计算下一像素在探测器上的二维投影，直至完成一排像素在探测器上的二维投影。所述基于体积驱动的投影系统，其中，所述像素在探测器上的二维投影Pj为：当tU>tL时，当tU≤tL时，tU＝Xb(j+1)-XU(j+1)，tL＝Xb(j+1)-XL(j+1)，其中，Pj'为本次像素在探测器上的二维投影时，投影覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Δθ为探测器对点源形成的二维角，L(j)为在点源与探测器中心之间的连线、像素行的中心线中，两线相交的交点到点源的距离，Bprev为上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Bdelta为本次像素在探测器上的二维投影时，本次像素中的像素面积和像素的值的乘积之和，Xb(j+1)为本次像素右边界的坐标，XU(j+1)为二维投影的右边界与图像上边界交点的坐标，XL(j+1)为二维投影的右边界与图像下边界交点的坐标，tU为Xb(j+1)与XU(j+1)之间的距离，tL为Xb(j+1)与XL(j+1)之间的距离，SU,k为，SL,k为，k为，a为像素长度，θj+1为二维投影的右边界与竖直方向的夹角，μ(·)是像素的值，i为本次像素。所述基于体积驱动的投影系统，其中，所述本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和为：Bprev'＝Bprev+Bdelta-Pj'。所述基于体积驱动的投影系统，其中，所述将二维投影扩展到三维投影步骤采用线性插值、重叠插值或二维面积驱动中的任意一种方式进行计算。有益效果：由于在二维情况下基于面积的快速正投/反投算法，并且将该算法扩展到三维情况，成为基于体积的算法。不仅大幅提高精度，而且射线与像素的相交面积时，同一排像素使用顺序计算的办法，因而大量中间计算变量可以被缓存，因而提高计算速度。。附图说明图1是本专利技术中基于体积驱动的投影方法较佳实施例的流程图。图2是本专利技术中基于体积驱动的投影方法的第一原理示意图。图3是本专利技术中基于体积驱动的投影方法的第二原理示意图。图4是本专利技术中基于体积驱动的投影方法的第三原理示意图。图5是本专利技术中基于体积驱动的投影系统的功能原理框图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。请同时参阅图1-图4，本专利技术提供了一种基于体积驱动的投影方法的一些实施例。本专利技术描述了一种CT系统中的基于体积驱动的正投/反投模型。该模型假设X射线是一个点源A，重建图像中的像素是相邻的均匀长方体，探测器阵列中的探测器也是相邻的均匀长方形。该模型可以扩展到具有面积的X射线源。在此假设的基础上，体积驱动的正投模型认为，一个像素在一个探测器单元上面的投影与这个像素落在点源A和探测器表面构成的锥体内的体积成正比。具体地，如图2所示，在一个CT系统的重建算法中，X射线源往往被认为是一个点源A，探测器往往也被认为是一个点，但是在我们的模型中，我们认为每个探测器是一个均匀的长方形。重建图像中的每个像素我们用下标i来区分，探测器阵列中的每个探测器我们用下标j来区分。像素i到探测器j的投影我们可以认为是在整个探测器表面的积分平均。这个积分我们在立体角中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于体积驱动的投影方法，其特征在于，包括步骤：对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影；将二维投影扩展到三维投影。

【技术特征摘要】
1.一种基于体积驱动的投影方法，其特征在于，包括步骤：对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影；将二维投影扩展到三维投影。2.根据权利要求1所述的基于体积驱动的投影方法，其特征在于，所述对同一排像素依次计算像素在探测器上的二维投影步骤具体包括：根据上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，计算像素在探测器上的二维投影；更新本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和；计算下一像素在探测器上的二维投影，直至完成一排像素在探测器上的二维投影。3.根据权利要求2所述的基于体积驱动的投影方法，其特征在于，所述像素在探测器上的二维投影Pj为：当tU>tL时，当tU≤tL时，tU＝Xb(j+1)-XU(j+1)，tL＝Xb(j+1)-XL(j+1)，其中，Pj'为本次像素在探测器上的二维投影时，投影覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Δθ为探测器对点源形成的二维角，L(j)为在点源与探测器中心之间的连线、像素行的中心线中，两线相交的交点到点源的距离，Bprev为上一像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和，Bdelta为本次像素在探测器上的二维投影时，本次像素中的像素面积和像素的值的乘积之和，Xb(j+1)为本次像素右边界的坐标，XU(j+1)为二维投影的右边界与图像上边界交点的坐标，XL(j+1)为二维投影的右边界与图像下边界交点的坐标，tU为Xb(j+1)与XU(j+1)之间的距离，tL为Xb(j+1)与XL(j+1)之间的距离，SU,k、SL,k均为用于计算Pj'的中间变量，k为整数，a为像素的边长，θj+1为二维投影右边界与竖直方向的夹角，μ(·)是像素的值，i为本次像素。4.根据权利要求3所述的基于体积驱动的投影方法，其特征在于，所述本次像素在探测器上的二维投影时，没有覆盖的像素面积和像素的值的乘积之和为：Bprev'＝Bprev+Bdelta-P′j。5.根据权利要求1所述的基于体积驱动的投影方法，其特征在于，所述将二维投影扩展到三维投影步骤采用线性插值、重叠插值或二维面积驱动中的任意一种方式进行计算。6.一种基于体积驱动的投影系统，其特征在于，包括：处理器...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐丹，曾凯，吴小页，
申请(专利权)人：深圳安科高技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44