图像的三维重建方法和系统技术方案

本发明专利技术提供了一种图像的三维重建方法（１００）和系统。该方法包括：接收来自扫描对象的成像设备的投影数据，识别（１０２）对应于一个投影射线共轭对的投影数据，和插值（１０４，１０６，１０８）对应于所述投影射线共轭对的所述投影数据以重建被扫描对象的图像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术大体上涉及图像重建，尤其涉及体积式(volumetric)计算机断层摄影(CT)图像的重建方法和系统。
技术介绍
三维(3D)或锥形射束(CB)滤波背投影(FBP)用于多行CT扫描仪以提供体积式CT(VCT)扫描操作。在VCT扫描仪中使用3D背投影算法来利用映射过程重建图像是公知的。例如，3D FBP可以用于从自圆形源轨迹获取的锥形射束投影进行图像重建。利用基于像素的背投影，典型地执行从重建像素的中心到探测器平面的映射过程。然而，在许多情况下，重建点未必在探测器行的中心。结果，在探测器各行上进行插值。例如，确定背投影的值，其为几个经滤波的投影样本(例如，来自四个相邻探测器元件的四个经滤波的投影样本)的加权和。因此，执行插值的已知背投影过程使用几个可以来自相邻探测器行的探测器元件，从而从交叉位置计算背投影的值。从而使用估计值来重建图像。该过程导致了较大的重建图像片厚度，由此减小了空间分辨率。
技术实现思路
在一个典型实施例中，提供了一种重建对象的图像的方法。该方法包括接收来自扫描对象的成像设备的投影数据，识别对应于一个投影射线共轭对的投影数据，和插值对应于该投影射线共轭对的所述投影数据以重建被扫描对象的图像。在另一个典型实施例中，具有一个多行探测器的计算机断层摄影(CT)成像设备被提供并且被配置成从对于对象的扫描获取投影数据，识别对应于一个投影射线共轭对的投影数据，和插值对应于该投影射线共轭对的所述投影数据以重建被扫描对象的图像。附图说明图1是表示依照本专利技术的各种实施例的CT成像设备的示意图。图2是图1所示的CT成像设备的功能框图。图3是显示了锥形射束-平行射束重组(rebinning)几何结构的图示。图4显示了非倾斜的平行射线的共轭样本。图5显示了倾斜的平行射线的共轭样本。图6是根据本专利技术一个典型实施例的背投影过程的流程图。具体实施例方式下面具体描述了用于重建对象图像的系统和方法的各种典型实施例。这里所述的系统和方法的技术效果包括在插值期间使用多个投影束，从而为对象真实图像的图像重建提供改善的片灵敏度曲线(SSP)。在一些已知的CT成像系统构造中，X射线源投射扇形射束，该扇形射束被校准从而位于笛卡尔坐标系的X-Y平面内，该平面通常被称为“成像平面”。X射线束通过诸如患者的待成像对象。当被该对象衰减后，该射束撞击在辐射探测器的阵列上。在探测器阵列上接收到的经衰减的射线束的强度取决于对象对X射线束的衰减。该阵列的每个探测器元件产生单独的电信号，该电信号是对该探测器位置处的射束强度的测量值。来自所有探测器的强度测量值被单独地获取以产生传输曲线。在第三代CT系统中，X射线源和探测器阵列随台架在成像平面中围绕待成像的对象旋转，从而X射线束与对象效的角度不断地改变。在一个台架角度下来自探测器阵列的一组X射线衰减测量值(即投影数据)称为“视图”。对象的“扫描”包括在X射线源和探测器的一次旋转期间在不同的台架角度(或者视角)下得到的一组视图。在轴向扫描中，投影数据被处理以构建对应于通过对象获取的二维片的图像。从一组投影数据重建图像的一个方法在本领域中称为滤波背投影技术。该处理过程将来自扫描的衰减测量值转换为称为“CT数”或“Hounsfield单位”(HU)的整数，所述整数用于控制阴极射线管显示器上对应像素的亮度。为了减小总扫描时间，可以进行“螺旋”扫描。为了进行“螺旋”扫描，当获取规定数量的片的数据时患者被移动。该系统从扇形射束扫描产生单螺旋线。由扇形射束映射出的该螺旋线产生投影数据，可以从所述投影数据重建每个规定片中的图像。螺旋扫描的重建算法典型地使用螺旋加权算法，所述算法作为视角、检测器行系数和检测器通道系数的函数来加权所收集的数据。具体而言，在滤波背投影过程之前，根据螺旋加权因子来加权数据，该螺旋加权因子是台架角度、检测器行和检测器角度的函数。加权后的投影然后被滤波和背投影以重建对应于通过对象取得的二维片的图像。为了进一步减小总获取时间，多片CT已经被提出。在多片CT中，一次同时获取多行投影数据。当与螺旋扫描模式组合时，该系统生成锥形射束投影数据的单螺旋线。类似于单片螺旋加权方案，可以衍生出一种方法，从而在滤波背投影算法之前将权重和投影数据相乘。当用于这里时，以单数形式叙述并且前面有“一个”一词的元件或步骤应当被理解为不排除多个元件或步骤，除非这种排除被明确指出。而且，本专利技术的“一个实施例”并不意味着被理解为排除包含所述特征的另外实施例的存在。同样当用于这里时，短语“重建图像”并不意味着排除这样的本专利技术的实施例，在所述实施例中生成表示图像的数据而不产生可视的图像。然而，许多实施例生成(或者被配置成生成)至少一个可视图像。参考图1和2，例如计算机断层摄影(CT)成像系统10的多片扫描成像系统被图示为包括代表“第三代”CT成像系统的台架12。台架12具有X射线管14(这里也称为X射线源14)，该X射线管朝着台架12相对侧上的探测器阵列18投射X射线束16。探测器阵列18由包括多个探测器元件20的多个探测器行(未示出)形成，所述探测器元件一起检测通过对象的所投射的X射线，所述对象例如为在阵列18和源14之间的医疗患者22。每个探测器元件20产生电信号，该电信号表示碰撞X射线束的强度，因此能够用于估计射束穿过对象或患者22时的衰减。在通过扫描来获取X射线投影数据时，台架12和安装在其中的部件围绕旋转中心24旋转。图2仅仅显示了单行的检测器元件20(即一个检测器行)。然而，多片检测器阵列18包括多个平行的探测器元件20的探测器行，从而在一次扫描期间能够同时获取对应于多个准平行或平行片的投影数据。台架12上部件的旋转和X射线源14的操作由CT成像系统10的控制机构26支配。控制机构26包括为X射线源14提供电力和定时信号的X射线控制器28，以及控制台架12上的部件的旋转速度和位置的台架马达控制器30。控制机构26中的数据获取系统(DAS)32采样来自探测器元件20的模拟数据并且将该数据转换为用于随后处理的数字信号。图像重建器34接收来自DAS 32的经采样和数字化的X射线数据并执行高速图像重建。重建的图像被作为输入施加到计算机36，该计算机在存储设备38中存储该图像。图像重建器34可以是专门的硬件或在计算机36上执行的计算机程序。计算机36也通过具有键盘的控制台40接收来自操作者的命令和扫描参数。相关的阴极射线管显示器42(或任何其它合适的显示设备)允许操作者观察来自计算机36的重建图像和其它数据。操作者提供的命令和参数被计算机36使用，从而为DAS 32、X射线控制器28和台架马达控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36操作床台马达控制器44，该床台马达控制器控制机动化的床台46以在台架12中定位患者22。特别地，床台46将患者22的一部分移动通过台架开口48。在一个实施例中，计算机36包括指令获得设备50，例如软盘驱动器、CD-ROM驱动器、DVD驱动器、磁光盘(MOD)设备或者其它任何包括诸如以太网设备这样的网络连接设备的数字设备。指令获得设备50被提供用于读取来自计算机可用介质52的指令和/或数据，所述计算机可用介质例如为在其上带有计算机可读程序的软盘、CD-ROM或者DVD。所述程序在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种重建对象图像的方法（１００），所述方法包括：接收来自扫描对象的成像设备的投影数据；识别（１０２）对应于一个投影射线共轭对的投影数据；和插值（１０４，１０６，１０８）对应于该投影射线共轭对的所述投影数据以重建被扫描对象的图像。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J希，X唐，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]