專利名稱：一種ct圖像重建加速的新方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像重建的迭代算法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種CT圖像重建加速的新方法。
背景技術(shù)：
計算機斷層攝像技術(shù)CT (Computerized Tomography)是20世紀醫(yī)學的重大成果之一，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)無損檢測和醫(yī)學圖像處理中。CT技術(shù)的核心是由投影進行圖像重建的理論，目前圖像重建的方法主要有兩種 變換法和迭代法。變換法的優(yōu)點是計算量小，重建速度快，對完全投影數(shù)據(jù)能獲得很好的重建質(zhì)量，因此當前的實用系統(tǒng)中廣泛采用變換法。但其最大的缺點是對投影數(shù)據(jù)的完備性要求較高，而實際中往往由于客觀原因無法檢測到完全的投影數(shù)據(jù)，因而該類算法對于不完全的投影數(shù)據(jù)將無能為力。迭代算法在這方面有自己的優(yōu)勢它算法簡單，適用于不同方式的采樣數(shù)據(jù)，對不完全數(shù)據(jù)亦可以重建，還可以結(jié)合一些先驗知識進行求解。迭代法中以代數(shù)重建法(ART)最具代表性，該算法將圖像重建問題轉(zhuǎn)化為求解線性方程組，當投影數(shù)據(jù)不完全時，可以把丟失的投影值看作是缺少了的方程，這在某種程度上忽略了數(shù)據(jù)不全的問題，因此尤其適合不完全投影數(shù)據(jù)的圖像重建。但是迭代法也有缺點，它的缺點是計算量大，收斂速度慢，難重建大的圖像。這些缺點在很長一段時間內(nèi)限制了迭代法的應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種CT圖像重建加速的新方法。本發(fā)明的實現(xiàn)由以下技術(shù)方案完成一種CT圖像重建加速的新方法，重建圖像由A*X = B求得，其中A為系數(shù)，X為重建圖像，B投影測量值，其具體步驟為步驟一采用投影法計算出系數(shù)，每一個圖像的每一個像素對射線的消減都是有一定貢獻的，對每一個像素進行迭代，然后將每個像素對探測器的貢獻進行累加，得到系數(shù)；步驟二 給重建圖像賦一個估計值，通過A*X得到投影估算值；步驟三計算一個方向上的探測器的投影測量值與該方向上的探測器的投影估算值之間的差值，通過差值計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距；步驟四根據(jù)步驟三中的差值和系數(shù)的平方和，來更新X，從而得到重建圖像的更新值；步驟五將步驟四中得到的更新值重新返回到步驟二中進行運算，直到重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距達到設(shè)定值時，即完成一個方向上圖像的重建；步驟六當轉(zhuǎn)到另一個新的角度后，重新開始步驟一，完成新角度上圖像的重建， 直到完成所有角度上的圖像重建，即完成一次CT圖像重建。
優(yōu)選的，所述步驟三開始之前，相應(yīng)投影測量值和投影估算值分別存儲在不同的存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，再送到運算模塊中做減法運算。優(yōu)選的，所述步驟三中，由投影測量值與投影估算值之間的差值，通過最大似然估計法，用差值除以系數(shù)的平方和來計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距。優(yōu)選的，所述步驟一中得到的系數(shù)，將系數(shù)的平方和存儲到另一存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，送到運算模塊中，再用步驟三中得到的差值除以系數(shù)的平方和，得到的商再存儲到一個新的存儲器中。優(yōu)選的，所述差值除以系數(shù)平方和得到的商先從存儲器中取出，然后再送到運算模塊，經(jīng)運算模塊處理后，得到重建圖像的更新值。本發(fā)明的優(yōu)點是，通過不斷的迭代過程，對CT圖像進行了重建，本發(fā)明的計算量少，計算速度快，重建速度快，而且能夠較為精確的對CT圖像進行重建成像。


圖1是一個原始的模擬大腦圖；圖2是迭代5次后的效果圖；圖3是迭代10次后的效果圖；
圖4是迭代20次后的效果圖。
具體實施例方式以下結(jié)合附圖對本發(fā)明特征及其它相關(guān)特征作進一步詳細說明最簡單的CT成像技術(shù)都是采用平行束掃描方式，在這種方式中只有單個X射線光源和單個探測器，它包括兩種運動第一，探測器和光源在垂直于光源和探測器連線的方向上平行移動，在這個時間內(nèi)，投影數(shù)據(jù)是一組平行射線進行采集的；第二，儀器進行少量地的旋轉(zhuǎn)；利用這兩個運動的反復(fù)出現(xiàn)，我們就采集了大量的投影測量值，投影測量值直接存儲到存儲器中。本發(fā)明提出的是一種CT圖像重建加速的新方法，重建圖像由A*X = B求得，其中 A為系數(shù)，X為重建圖像，B投影測量值，其具體步驟為步驟一我們采用投影法將系數(shù)A計算出來，這一步的計算占用了整個圖像重建過程中50%以上的時間，由于每一個圖像的每一個像素對X射線的消減都是有一定貢獻的，我們通過迭代每個像素，假設(shè)其只對某幾個探測器有較大貢獻，其他探測器貢獻為0，然后迭代每一個像素，例如重建10M*1024的圖像，就需要迭代一百萬次，所以需要非常多的時間，然后將每個像素對探測器的貢獻進行累加，得出的即為系數(shù)。步驟二 給重建圖像賦一個估計值，假設(shè)圖像是全黑，也就是全0的矩陣，然后通過A*X得到投影估算值。步驟三計算一個方向上的探測器的投影測量值與該方向上的探測器的投影估算值之間的差值，通過差值并通過一定的算法計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距，本發(fā)明中采用的是最大似然估計法，并用差值除以系數(shù)的平方和來計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距，步驟三開始之前，相應(yīng)投影測量值和投影估算值分別存儲在不同的存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，再送到運算模塊中做減
4法運算。步驟四根據(jù)步驟三中的差值和系數(shù)的平方和，來更新X，從而得到重建圖像的更新值，將所述步驟一中得到的系數(shù)的平方和存儲到另一存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，送到運算模塊中，再用步驟三中得到的差值除以系數(shù)的平方和，得到的商再存儲到另一個新的存儲器中，然后將差值除以系數(shù)平方和得到的商先從存儲器中取出，再送到運算模塊中，經(jīng)運算模塊處理后，得到重建圖像的更新值。步驟五將步驟四中得到的更新值重新返回到步驟二中進行運算，直到重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距非常小，并達到設(shè)定值時，即認為完成一個方向上圖像的重建；步驟六當轉(zhuǎn)到另一個新的角度后，重新開始步驟一，完成新角度上圖像的重建， 直到完成所有角度上的圖像重建，即完成一次CT圖像重建。下面結(jié)合附圖對本方法的效果進行分析，如圖1所示，是一個模擬的大腦圖，我們將其作為仿真的原始CT圖像，圖像的分辨率為128*128，如圖2所示，是迭代5次后的效果圖，發(fā)現(xiàn)基本圖像已經(jīng)呈現(xiàn)，但是還較為模糊，如圖3所示，是迭代10次后圖像，可以發(fā)現(xiàn)圖像變得較為清晰，如圖4所示，是迭代20次后圖像，可以發(fā)現(xiàn)圖像變得更加的清晰了。以上所述的僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造構(gòu)思的前提下，還可以做出若干相似的變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種CT圖像重建加速的新方法，其特征在于重建圖像由A*X = B求得，其中A為系數(shù)，X為重建圖像，B投影測量值，其具體步驟為步驟一采用投影法計算出系數(shù)，每一個圖像的每一個像素對射線的消減都是有一定貢獻的，對每一個像素進行迭代，然后將每個像素對探測器的貢獻進行累加，得到系數(shù)；步驟二 給重建圖像賦一個估計值，通過A*X得到投影估算值；步驟三計算一個方向上的探測器的投影測量值與該方向上的探測器的投影估算值之間的差值，通過差值計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距；步驟四根據(jù)步驟三中的差值和系數(shù)的平方和，來更新X，從而得到重建圖像的更新值；步驟五將步驟四中得到的更新值重新返回到步驟二中進行運算，直到重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距達到設(shè)定值時，即完成一個方向上圖像的重建；步驟六當轉(zhuǎn)到另一個新的角度后，重新開始步驟一，完成新角度上圖像的重建，直到完成所有角度上的圖像重建，即完成一次CT圖像重建。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CT圖像重建加速的新方法，其特征在于，所述步驟三開始之前，相應(yīng)投影測量值和投影估算值分別存儲在不同的存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，再送到運算模塊中做減法運算。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種CT圖像重建加速的新方法，其特征在于，所述步驟三中， 由投影測量值與投影估算值之間的差值，通過最大似然估計法，用差值除以系數(shù)的平方和來計算出重建圖像估計值與重建圖像真實值之間的差距。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種CT圖像重建加速的新方法，其特征在于，所述步驟一中得到的系數(shù)，將系數(shù)的平方和存儲到另一存儲器中，在運算之前先將其從存儲器中取出，送到運算模塊中，再用步驟三中得到的差值除以系數(shù)的平方和，得到的商再存儲到一個新的存儲器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種CT圖像重建加速的新方法，其特征在于，所述差值除以系數(shù)平方和得到的商先從存儲器中取出，然后再送到運算模塊，經(jīng)運算模塊處理后，得到重建圖像的更新值。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種CT圖像重建加速的新方法，重建圖像由A*X＝B求得，其中A為系數(shù)，X為重建圖像，B投影測量值，其具體步驟為步驟一采用投影法計算出系數(shù)，對每一個像素進行迭代，然后將每個像素對探測器的貢獻進行累加，得到系數(shù)；步驟二給重建圖像賦一個估計值，通過A*X得到投影估算值；步驟三計算一個方向上的探測器的投影測量值與其投影估算值之間的差值；步驟四用差值和系數(shù)的平方和，來更新X，從而得到重建圖像的更新值；步驟五更新值重新返回到步驟二中進行運算，直到重建圖像估計值與真實值之間的差距達到設(shè)定值時，即完成一個方向上圖像的重建；步驟六當轉(zhuǎn)到另一個新的角度后，重新開始步驟一，完成新角度上圖像的重建，直到完成所有角度上的圖像重建，即完成一次CT圖像重建。
文檔編號G06T11/00GK102243766SQ20111015165
公開日2011年11月16日 申請日期2011年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月8日
發(fā)明者廉仁淳, 張立佳, 曹喜信, 艾竹軒, 薛偉峰, 金英花, 陳在翔, 馬凱聲, 馬占剛 申請人:無錫引速得信息科技有限公司