用于图像重建的系统和方法技术方案

本申请是关于用于在成像系统中重建图像的系统和方法。该方法包括获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据和确定估计图像。该方法还包括基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中目标函数包括正则化参数。该方法还包括迭代更新估计图像直到目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数。该方法还包括当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。

【技术实现步骤摘要】
用于图像重建的系统和方法相关申请的交叉引用本申请要求于2019年4月17日提交的申请号为16/387,428的美国专利申请的优先权，上述申请的全部内容通过引用被包含于此。
本申请涉及一种成像技术，具体地，涉及用于图像重建的系统和方法。
技术介绍
成像技术已广泛用于临床检查和医学诊断。在成像设备获取与对象有关的扫描数据之后，可以基于扫描数据重建图像。在迭代图像重建过程中，通常采用目标函数通过多次迭代来确定最佳图像。目标函数可以包括正则项，用于稳定重建过程并减少重建图像中的噪点。正则项可以乘以正则化参数，正则化参数用于定义正则项的正则化强度。正则项模型是已知扫描对象结构特征的先验模型，常用的一种选择是带有参数的Huber正则项，该参数控制从二次正则化到线性正则化的转换。由于Huber正则项从线性正则化转换为二次正则化，因此需要允许正则化强度基于估计图像中遇到的梯度而变化。
技术实现思路
根据本申请的一个方面，提供一种被配置为在成像系统中重建图像的系统，所述系统包括：至少一个非暂时性存储介质，包括一组指令；以及至少一个处理器，与所述至少一个非暂时性存储介质通信，其特征在于，当执行所述一组指令时，所述至少一个处理器被配置使所述系统：获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；确定估计图像；基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。在一些实施例中，所述成像系统包括医学成像系统或非侵入性工业成像系统之一。在一些实施例中，所述医学成像系统包括是计算机断层摄影系统、正电子发射断层摄影系统、单光子发射计算机断层摄影系统、x射线断层合成系统，或磁共振成像系统中的至少一种。在一些实施例中，为了确定所述目标函数，所述至少一个处理器进一步被配置使所述系统：基于所述估计图像或所述更新的估计图像确定估计测量量；基于所述扫描数据确定实际测量量；至少部分地基于所述估计测量量与所述实际测量量间的差异来确定所述目标函数。在一些实施例中，所述目标函数还包括正则项，并且所述至少一个处理器进一步被配置使所述系统：将所述正则化参数乘以所述正则项。在一些实施例中，所述正则项与线性正则化与二次正则化之间的Huber型转换相关。在一些实施例中，所述至少一个处理器被进一步配置来使得系统：基于所述线性正则项确定第一参数；基于所述二次正则项确定第二参数，所述正则化参数在所述第一参数和所述第二参数之间转换。在一些实施例中，所述正则项是Huber正则项。在一些实施例中，为了更新所述正则化参数，所述至少一个处理器被进一步配置来使所述系统：基于标量确定和更新正则化强度。在一些实施例中，更新所述正则化参数，所述至少一个处理器被进一步被配置为使所述系统：基于与所述第一参数、所述第二参数、所述标量，和所述估计图像的所述梯度相关的指数函数更新所述正则化参数。根据本申请的另一个方面，提供一种在成像系统中重建图像的方法。所述方法在具有至少一个处理器和存储设备的机器上实现，包括：获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；确定估计图像；基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。根据本申请的另一个方面，提供一种被配置为在成像系统中重建图像的系统。所述系统包括:获取模块，被配置用来获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；图像重建模块，被配置用来确定估计图像；基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。根据本申请的另一个方面，提供一种非暂时性的计算机可读介质，包括至少一组指令。当由计算机设备的一个或以上处理器执行时，所述至少一组指令使得所述至少一个处理器：获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；确定估计图像；基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。本申请的一部分附加特性可以在下面的描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本披露的特性可以通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。附图说明本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。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，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：图1是根据本申请的一些实施例所示的成像系统的示例性示意图；图2是根据本申请的一些实施例所示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处理引擎的示例性框图；图5是根据本申请的一些实施例所示的用于重建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用于基于一个或以上迭代确定最终图像的过程的示例性流程图；图7A至7B是根据本申请的一些实施例所示的正则化参数的值的示例性分析图；图8A至8D是根据本申请的一些实施例所示的基于全变分正则项、二次正则项、具有第一参数的Huber正则项，和具有自适应正则化参数的Huber正则项重建的示例性最终图像；以及图9A至9D是根据本申请的一些实施例所示的基于全变分正则项、二次正则项、具有第一参数的Huber正则项，和具有自适应正则化参数的Huber正则项重建的矢状视图的示例性最终图像。具体实施方式为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其他情况下，为了避免不必要地模糊本申请的一些方面，本申请已经以相对高级别概略地描述了公知的方法、程序、系统、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对本申请披露的实施例作出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在成像系统中重建图像的方法，所述方法在具有至少一个处理器和存储设备的机器上实现，包括：/n获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；/n确定估计图像；/n基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；/n迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及/n当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。/n

【技术特征摘要】
20190417 US 16/387,4281.一种在成像系统中重建图像的方法，所述方法在具有至少一个处理器和存储设备的机器上实现，包括：
获取至少两个探测器元件检测到的表示能量强度分布的扫描数据；
确定估计图像；
基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，其中所述目标函数包括正则化参数；
迭代更新所述估计图像直到所述目标函数满足终止准则，并且对于每次更新，基于更新的估计图像的梯度，更新所述正则化参数；以及
当所述目标函数满足所述终止准则时，基于所述更新的估计图像输出最终图像。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述扫描数据和所述估计图像确定目标函数，包括：
基于所述估计图像或所述更新的估计图像确定估计测量量；
基于所述扫描数据确定实际测量量；
基于所述估计测量量与所述实际测量量之间的差异来确定所述目标函数。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标函数还包括正则项，以及所述方法还包括：
由所述正则化参数乘以所述正则项。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述正则项与线性正则化与二次正则化之间的Huber型转换相关。


5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括：
基于所述线性正则项确定第一参数；
基于所述二次正则项确定第二参数，...

【专利技术属性】
技术研发人员：喻智聪，斯坦尼斯拉夫·萨比奇，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31