基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法及装置制造方法及图纸

本申请提供了基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法及装置，步骤如下：利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像；根据图像中像素点的像素值，确定图像的边缘信息；对图像的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；根据边缘指示符函数，利用二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；判断，或是否达到迭代次数上限，若满足，则终止迭代，输出图像。采用上述方法，以提高重建得到的CT图像的准确性。性。性。

【技术实现步骤摘要】
基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法及装置


[0001]本专利技术涉及CT图像重建
，具体而言，涉及基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法及装置。

技术介绍

[0002]X射线计算机断层成像 (Computed Tomography, 简称CT) 在医学、工业、安检、考古等领域有广泛的应用。受 X 射线高吸收、被扫描物体的结构特点、设备限制等很多因素的影响，通常无法做到全角度的扫描，导致采集不到全角度的数据，所以人们非常重视有限角 CT 图像重建问题。
[0003]有限角 CT 图像重建问题，其过程是通过利用有限角度扫描的投影数据，对被扫描物体的断层图像进行重建；专利技术人在研究中发现，在使用传统的 CT 图像重建算法重建图像时，由于所获取的投影数据为非全角度的投影数据，所以重建得到的图像会出现伪影，这些伪影会造成图像无法准确体现出被扫描物体的结构，即，降低了重建得到的CT图像的准确性。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术的目的在于提供基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法及装置，以提高重建得到的CT图像的准确性。
[0005]第一方面，本申请实施例提供了一种基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法，所述方法包括：步骤1，输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；步骤2，初始化：初始候选图像，确定迭代次数上限和迭代终止阈值；步骤3，迭代处理候选图像，=0，1，2，
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，，利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像，其中，表示扫描几何参数集G相关的图像重建算子；步骤4，根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息；步骤5，根据预设的赋值规则对图像的边缘信息中的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；步骤6，根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；步骤7，判断相邻两次迭代图像间的差别是否小于所述迭代终止阈值，即，或是否达到迭代次数上限，若不满足，转至步骤3，若满足，则终止迭代，输出图像。
[0006]可选地，所述步骤3中，在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相
关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像前，所述方法还包括：将候选图像的投影数据进行随机化处理；在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像后，所述方法还包括：将图像中的负像素赋值为0。
[0007]可选地，所述步骤4中，所述根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息，包括：对于图像中的每个像素点，根据该像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值确定出该像素点的梯度值；判断该像素点的梯度值是否超过预设的标准梯度值；若该像素点的梯度值超过所述标准梯度值，则将该像素点标记为边缘点；将图像中的所有边缘点的坐标进行集合得到图像的边缘信息。
[0008]可选地，所述步骤6中，所述根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像，包括：利用下述二维非线性扩散模型确定出图像：；其中，为预设的加权参数，为所述边缘指示符函数，为图像，为图像，，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的二阶偏微分, 为图像的在方向上的二阶偏微分,为图像的在和方向上的二阶混合偏微分，为图像的像素点坐标，表示轴坐标值，表示轴坐标值，表示“被定义为”。
[0009]第二方面，本申请实施例提供了一种基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建装置，所述装置包括；数据集输入模块，用于输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；初始化模块，用于初始候选图像，确定迭代次数上限和迭代终止阈值；第一图像更新模块，用于迭代处理候选图像，=0，1，2，
···
，，利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像，其中，表示扫描几何参数集G相关的图像重建算子；边缘信息确定模块，用于根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息；边缘指示符函数确定模块，用于根据预设的赋值规则对图像的边缘信息中
的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；第二图像更新模块，用于根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；图像输出模块，用于判断相邻两次迭代图像间的差别是否小于所述迭代终止阈值，即，或是否达到迭代次数上限，若不满足，转至步骤3，若满足，则终止迭代，输出图像。
[0010]可选地，所述装置还包括：随机化处理模块，用于在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像前，将候选图像的投影数据进行随机化处理；像素赋值模块，用于在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像后，将图像中的负像素赋值为0。
[0011]可选地，所述边缘信息确定模块在用于根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息时，具体用于：对于图像中的每个像素点，根据该像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值确定出该像素点的梯度值；判断该像素点的梯度值是否超过预设的标准梯度值；若该像素点的梯度值超过所述标准梯度值，则将该像素点标记为边缘点；将图像中的所有边缘点的坐标进行集合得到图像的边缘信息。
[0012]可选地，所述第二图像更新模块在用于所述根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像时，具体用于：利用下述二维非线性扩散模型确定出图像：；其中，为预设的加权参数，为所述边缘指示符函数，为图像，为图像，，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的二阶偏微分, 为图像的在方向上的二阶偏微分,为图像的在和方向上的二阶混合偏微分，为图像的像素点坐标，表示轴坐标值，表示轴坐标值，表示“被定义为”。
[0013]第三方面，本申请实施例提供了一种基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法，所述方法包括：步骤1，输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；步骤2，初始化：初始候选图像，确定迭代次数上限和迭代终止阈值；
步骤3，迭代处理候选图像，=0，1，2，
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，，根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息；步骤4，根据预设的赋值规则对图像的边缘信息中的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；步骤5，根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；步骤6，利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对图像进行更新后得到图像，其中，表示扫描几何参数集G相关的图像重建本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1，输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；步骤2，初始化：初始候选图像，确定迭代次数上限和迭代终止阈值；步骤3，迭代处理候选图像，=0，1，2，
···
，，利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像，其中，表示扫描几何参数集G相关的图像重建算子；步骤4，根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息；步骤5，根据预设的赋值规则对图像的边缘信息中的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；步骤6，根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；步骤7，判断相邻两次迭代图像间的差别是否小于所述迭代终止阈值，即，或是否达到迭代次数上限，若不满足，转至步骤3，若满足，则终止迭代，输出图像。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤3中，在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像前，所述方法还包括：将候选图像的投影数据进行随机化处理；在利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像后，所述方法还包括：将图像中的负像素赋值为0。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤4中，所述根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息，包括：对于图像中的每个像素点，根据该像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值确定出该像素点的梯度值；判断该像素点的梯度值是否超过预设的标准梯度值；若该像素点的梯度值超过所述标准梯度值，则将该像素点标记为边缘点；将图像中的所有边缘点的坐标进行集合得到图像的边缘信息。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤6中，所述根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像，包括：利用下述二维非线性扩散模型确定出图像：；其中，为预设的加权参数，为所述边缘指示符函数，为图像，
为图像，，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的偏微分，为图像的在方向上的二阶偏微分, 为图像的在方向上的二阶偏微分,为图像的在和方向上的二阶混合偏微分，为图像的像素点坐标，表示轴坐标值，表示轴坐标值，表示“被定义为”。5.一种基于非线性扩散模型的有限角CT图像重建装置，其特征在于，所述装置包括；数据集输入模块，用于输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；初始化模块，用于初始候选图像，确定迭代次数上限和迭代终止阈值；第一图像更新模块，用于迭代处理候选图像，=0，1，2，
···
，，利用有限角CT扫描数据集，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子对候选图像进行更新后得到图像，其中，表示扫描几何参数集G相关的图像重建算子；边缘信息确定模块，用于根据图像中的每个像素点在预设八个方向上相邻的八个像素点的像素值，确定出图像的边缘信息；边缘指示符函数确定模块，用于根据预设的赋值规则对图像的边缘信息中的边缘点进行赋值后得到边缘指示符函数；第二图像更新模块，用于根据所述边缘指示符函数，利用预设的二维非线性扩散模型对图像进行更新后得到图像；图像输出模块，用于判断相邻两次迭代图像间的差别是否小于所述迭代终止阈值，即，或是否达到迭代次数上限，若不满足，转至步骤3，若满足，则终止迭代，输出图像。6.一种基于非线性扩散模型的有限角CT...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵旭鹰，赵云松，郭文秀，章歆婷，蒋文锦，
申请(专利权)人：首都师范大学，
类型：发明
国别省市：