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基于正交基材料分解的图像重建方法及装置制造方法及图纸

技术编号:40339032 阅读:7 留言:0更新日期:2024-02-09 14:27
本发明专利技术提供了一种基于正交基材料分解的图像重建方法及装置,获取CT设备的扫描参数;获取待测物体单组能谱的初始投影数据和能谱数据;获取表示多色X射线扫描待测物体时进行衰减的基函数;基于扫描参数、能谱数据和初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像;基于迭代重建后得到的各个基函数的优化系数图像,生成待测物体的伪单能图像。采用本发明专利技术可以消除硬化伪影和/或金属伪影从而提高图像质量,同时降低图像重建所需的硬件成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及ct成像,尤其是涉及一种基于正交基材料分解的图像重建方法及装置


技术介绍

1、x射线计算机断层成像(computed tomography,ct)技术能够无损地再现被检测物体的内部结构信息,已广泛应用于医学诊断、工业无损检测、逆向工程、安全检查等领域。图像重建算法是影响ct成像质量的关键技术。在图像重建领域,有很多快速、有效的算法,比如滤波反投影(filtered back-projection,fbp)、代数重建算法(algebraicreconstruction technique,art)等。然而,这些传统的图像重建算法通常假定穿过物体的x射线是单一能量的,但这不符合实际ct系统的情况,因为实际ct系统中的x射线光子并不是只有一种能量而是一个有一定宽度的能量谱,x射线穿过被测物体前后的能量谱会发生变化从而出现射束硬化效应,特别是当被测物体中含有高密度金属时,用传统图像重建算法重建的图像中会出现带状硬化伪影和/或条纹状明暗金属伪影,降低图像质量,进而影响医学诊断和/或工业检测的准确度。

2、为了解决能谱多色性与单能下图像重建不一致的问题,现有图像重建技术中有一类做法是引入能谱信息并利用双(多)能谱下的初始投影数据重建得到分布图像,之后将分布图像融合成单一能量下的伪单能图像,从而实现伪影校正。该类做法往往需要双(多)能谱下的初始投影数据,而获取双(多)能谱初始投影数据所使用的双(多)能谱ct设备的硬件成本通常较高,限制了ct成像技术的发展。


技术实现思路

<p>1、有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种基于正交基材料分解的图像重建方法及装置,以缓解或部分缓解相关技术中存在的上述问题。

2、第一方面,本专利技术实施例提供了一种基于正交基材料分解的图像重建方法,所述方法包括:获取ct设备的扫描参数;其中,所述ct设备包括射线源和转台以及由多个探测器单元组成的探测器,所述扫描参数包括射线源到转台中心的距离、射线源到探测器的距离、探测器所包含探测器单元的数量以及每个探测器单元的尺寸;获取待测物体单组能谱的初始投影数据和能谱数据;其中,所述待测物体由至少两种基材料组成,所述初始投影数据是由所述ct设备用多色x射线扫描所述待测物体进行投影成像后得到的;获取表示多色x射线扫描待测物体时进行衰减的基函数;其中,所述基函数与待测物体的基材料种类一一对应,每个基函数反映相应种类基材料的衰减系数随x射线能量的变化情况;基于所述扫描参数、所述能谱数据和所述初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像;基于迭代重建后得到的各个基函数的优化系数图像,生成所述待测物体的伪单能图像。

3、第二方面,本专利技术实施例还提供一种基于正交基材料分解的图像重建装置,所述装置包括:第一获取模块,用于获取ct设备的扫描参数;其中,所述ct设备包括射线源和转台以及由多个探测器单元组成的探测器,所述扫描参数包括射线源到转台中心的距离、射线源到探测器的距离、探测器所包含探测器单元的数量以及每个探测器单元的尺寸;第二获取模块,用于获取待测物体单组能谱的初始投影数据和能谱数据;其中,所述待测物体由至少两种基材料组成,所述初始投影数据是由所述ct设备用多色x射线扫描所述待测物体进行投影成像后得到的;第三获取模块,用于获取表示多色x射线扫描待测物体时进行衰减的基函数;其中,所述基函数与待测物体的基材料种类一一对应,每个基函数反映相应种类基材料的衰减系数随x射线能量的变化情况;重建模块,用于基于所述扫描参数、所述能谱数据和所述初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像;生成模块,用于基于迭代重建后得到的各个基函数的优化系数图像,生成所述待测物体的伪单能图像。

4、本专利技术实施例提供的一种基于正交基材料分解的图像重建方法及装置,首先获取ct设备的扫描参数,再获取待测物体单组能谱的初始投影数据和能谱数据以及待测物体各种基材料所对应的基函数;然后基于扫描参数、能谱数据和初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像;最终基于迭代重建后得到的各个基函数的优化系数图像,生成待测物体的伪单能图像。采用上述技术,在已知ct设备的扫描参数后,仅需要获取待测物体单组能谱的初始投影数据和能谱数据以及多色x射线扫描待测物体时的衰减情况,即可实现初始投影数据的图像重建,进而消除硬化伪影和/或金属伪影,从而提高图像质量,利于提高医学诊断和/或工业检测的准确度;且单组能谱的相关数据仅通过单能谱ct设备即可得到,硬件成本较低,因而上述技术的应用可以降低图像重建所需的硬件成本,从而利于在一定程度上促进ct成像技术的发展。

5、本专利技术的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

6、为使本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合所附附图,作详细说明如下。

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【技术保护点】

1.一种基于正交基材料分解的图像重建方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述扫描参数、所述能谱数据和所述初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于所述能谱数据和各个基函数,生成所述能谱数据的能谱序列以及各个基函数的衰减序列,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,按照相同的采样参数分别对所述能谱数据和每个基函数进行采样,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,基于所述投影向量、所述初始投影数据和所述能谱序列以及各个衰减序列,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像,包括:

6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,基于所述投影向量、所述初始投影数据和所述能谱序列以及各个衰减序列,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像,还包括:

7.一种基于正交基材料分解的图像重建装置,其特征在于,所述装置包括:

8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述重建模块还用于:

9.根据权利要求8所述的装置,其特征在于,所述重建模块还用于:

10.根据权利要求9所述的装置,其特征在于,所述重建模块还用于:

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【技术特征摘要】

1.一种基于正交基材料分解的图像重建方法,其特征在于,所述方法包括:

2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基于所述扫描参数、所述能谱数据和所述初始投影数据以及各个基函数,以最小化不同基函数的系数图像间内积的总和为目标,迭代重建各个基函数的系数图像,包括:

3.根据权利要求2所述的方法,其特征在于,基于所述能谱数据和各个基函数,生成所述能谱数据的能谱序列以及各个基函数的衰减序列,包括:

4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,按照相同的采样参数分别对所述能谱数据和每个基函数进行采样,包括:

5.根据权利要求4所述的方法,其特征在于,基于所述投影向量、所述初始投影数据和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员:罗婷赵星赵云松李陶
申请(专利权)人:中国人民公安大学
类型:发明
国别省市:

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