函數(shù)可以描述X射線設備10的成像系統(tǒng)對點狀感興趣對象22的響應，即由X射線設備根據(jù)點狀感興趣對象22生成的圖像。
[0051]濾波反投影和迭代重建(參見下面的步驟40)通常在笛卡爾坐標網(wǎng)格48上被執(zhí)行。
[0052]然而在該情況下，點擴散函數(shù)未與笛卡爾坐標網(wǎng)格48對齊，如圖4A和4B中示出的。
[0053]圖4A和4B(以及圖5和6)示出平行于z軸的通過三維圖像的切片(其中，z被定義為X射線的主方向)。例如，y坐標可以被保持固定以產(chǎn)生這樣的切片。全部圖4A到圖6示出具有15個投影(即具有15幅二維X射線投影圖像32)的范例。
[0054]圖4A和4B示出關于笛卡爾坐標網(wǎng)格48的濾波反投影的點擴散函數(shù)60。非常小的對象的經(jīng)重建的三維圖像，點擴散函數(shù)不僅在中央切片(圖4A)中延伸，而且延伸到鄰近切片(圖4B)。
[0055]圖5示出了關于與X射線設備的幾何配置匹配的坐標網(wǎng)格50的點狀對象的濾波反投影的點擴散函數(shù)62。圖5示出了包括點狀對象的切片。完全點擴散函數(shù)62位于該切片中。將網(wǎng)格幾何配置調(diào)整到射束幾何配置(例如，錐形網(wǎng)格)可以允許將點擴散函數(shù)62聚集在單個切片中。
[0056]此外，利用幾何配置匹配的網(wǎng)格50，點擴散函數(shù)沿讀出方向(即z方向)可以是空間上更恒定的。點擴散函數(shù)62可以變得平坦而其z分辨率能夠未改進。
[0057]圖5中示出的點擴散函數(shù)62可以被看作三維圖像體積36中的濾波反投影的偽影。
[0058]根據(jù)本發(fā)明的實施例，偽影和/或點擴散函數(shù)是扇形的。
[0059]在步驟38中，根據(jù)反投影的三維圖像體積36生成去卷積的三維圖像40。
[0060]能夠在三維中執(zhí)行去卷積。然而，三維中的去卷積可以是計算要求高的，由于大的欠定方程組而傾向于噪聲和偽影，并且因此在實踐中幾乎不可行。
[0061]然而，利用所述方法，去卷積僅在二維中被執(zhí)行。斷層合成中(并且在一般計算機斷層攝影中)的去卷積的一般問題可以是點擴散函數(shù)60是空間依賴的。因此，基于頻率域的方法(例如，Wiener去卷積)能夠是有問題的。代替地，能夠需要基于圖像域的去卷積。
[0062]利用所述方法，能夠通過在幾何配置匹配的網(wǎng)格50上逐切片地進行操作來對濾波反投影的重建的斷層合成圖像進行去卷積。該方法可以利用由濾波反投影提供的更加銳利的點擴散函數(shù)62，并且可以僅操作在二維中。針對所述方法，數(shù)值問題的狀況可以被顯著減輕。
[0063]如圖2中指示的，關于與錐形射束21的幾何配置對齊的坐標網(wǎng)格48執(zhí)行濾波反投影和去卷積。在這樣的幾何配置中，點擴散函數(shù)62可以幾乎與坐標網(wǎng)格50的切片完全對齊，使得二維去卷積可以被應用以恢復完全三維X射線圖像40。
[0064]例如，二維去卷積可以在切片52中被執(zhí)行，所述切片平行于射束20的X射線。這是例如當坐標X或y中的一個在切片52中保持恒定時的情況。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的實施例，三維原始圖像體積36的切片52具有關于坐標網(wǎng)格50的恒定坐標值。
[0066]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括以下步驟:通過將二維去卷積應用到三維原始圖像體積36的切片52，來生成去卷積的三維圖像40，所述切片52適于坐標網(wǎng)格50。
[0067]為了執(zhí)行去卷積，可以利用與由濾波反投影產(chǎn)生的點擴散函數(shù)和/或偽影62相匹配的核函數(shù)來對每個切片52進行去卷積。核函數(shù)可以是空間變化的。
[0068]根據(jù)本發(fā)明的實施例，利用三維核函數(shù)對三維原始圖像體積36的每個切片52進行去卷積。
[0069]原則上，核函數(shù)可以等于點擴散函數(shù)62。
[0070]在利用核函數(shù)進行去卷積之后，點擴散函數(shù)62被理想地映射到點函數(shù)64或者點狀函數(shù)64，如圖6中所示。換言之，去卷積可以被看作將點狀對象投影到點擴散函數(shù)62的變換的逆變換。
[0071]根據(jù)本發(fā)明的實施例，核函數(shù)適于將在三維原始圖像體積36的重建期間根據(jù)感興趣對象22的點狀部分生成的在切片52中的偽影映射回到對應于點狀部分的切片52中的點。
[0072]總而言之，利用該方法，關于X射線設備10的幾何信息，并且更準確地說，點擴散函數(shù)62用于通過去卷積恢復完全三維圖像40。去卷積可以在坐標網(wǎng)格50 (例如，錐形網(wǎng)格)上執(zhí)行，以將去卷積降低到二維問題。二維去卷積可以被應用到三維斷層合成圖像，所述三維斷層合成圖像已經(jīng)經(jīng)由濾波反投影利用它們的更加銳利的點擴散函數(shù)被重建。總體地，所述方法可以促進斷層合成中的顯著改進的深度分辨率，并且可以降低偽影，尤其是當角視圖范圍小時。相比于圖4A，由所述方法提供的改進的z分辨率可以在圖6中看到。
[0073]在操作步驟40中，在去卷積之后獲得的三維圖像36可以被用作針對迭代重建的開始圖像。換言之，可以根據(jù)去卷積的三維圖像36生成迭代重建的三維圖像44。
[0074]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括迭代地重建去卷積的三維圖像40的步驟。
[0075]在迭代重建期間，三維圖像40可以被正向投影到二維圖像，并且與二維圖像32比較。根據(jù)差異，在步驟34期間的三維圖像36的生成和/或在步驟38期間的去卷積中的錯誤可以被確定并且校正。前向投影和比較可以在新生成的校正的三維圖像44上被執(zhí)行若干次，即迭代地被執(zhí)行。
[0076]迭代重建可以由其有利，因為深度分辨率的改進可以在于迭代重建問題的空的空間內(nèi)，并且因此通過迭代被保持。此外，可以通過迭代方法改進噪聲和去卷積偽影。
[0077]在步驟46中，三維圖像40、44的切片可以被顯示在顯示器24上。這樣的切片，其例如可以正交于z方向，可以被看作根據(jù)三維圖像40或44重建的二維圖像。
[0078]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括以下步驟:基于通過去卷積的或者重建的三維圖像40的切片來生成經(jīng)重建的二維圖像。
[0079]根據(jù)本發(fā)明的實施例，所述方法包括以下步驟:在顯示設備24上顯示經(jīng)重建的二維圖像。
[0080]盡管已經(jīng)在附圖和前文描述中詳細圖示并描述了本發(fā)明，但是這樣的圖示和描述應被視為說明性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于所公開的實施例。本領域技術人員通過研究附圖、公開內(nèi)容以及權利要求書，在實踐請求保護的本發(fā)明時能夠理解并且實現(xiàn)對所公開的實施例的其他變型。在權利要求書中，詞語“包括”不排除其他元件或步驟，并且詞語“一”或“一個”不排除多個。單個處理器或控制器或其他單元可以完成權利要求書中所記載的若干個項目的功能。盡管在互不相同的從屬權利要求中記載特定措施，但是這并不指示不能有利地使用這些措施的組合。權利要求書中的任何附圖標記都不應被解釋為對范圍的限制。
【主權項】
1.一種用于處理X射線設備(10)的圖像數(shù)據(jù)的方法，所述方法包括以下步驟: 接收來自感興趣對象(22)的多幅二維投影圖像(32)，其中，所述投影圖像已經(jīng)通過關于不同視角發(fā)射X射線(20)通過所述感興趣對象(20)而被采集； 關于適于所發(fā)射的X射線(20)的幾何配置的坐標網(wǎng)格(50)，根據(jù)所述多幅二維投影圖像(32)，來生成三維原始圖像體積(36); 通過將二維去卷積應用到所述三維原始圖像體積(36)的切片(52)來生成去卷積的三維圖像(40)，所述切片(32)適于所述坐標網(wǎng)格(50)。2.根據(jù)權利要求1所述的方法， 其中，所述坐標網(wǎng)格(50)定義關于正交網(wǎng)格的錐形。3.根據(jù)權利要求1或2所述的方法， 其中，所述X射線(20)由點源(12)生成，并且經(jīng)由錐形射束(21)被發(fā)射通過所述感興趣對象； 其中，所述坐標網(wǎng)格(50)具有沿所述錐形射束延伸的坐標線。4.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述三維原始圖像體積(36)是通過關于所述坐標網(wǎng)格(50)對所述二維投影圖像(32)進行濾波反投影來生成的。5.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述三維原始圖像體積(36)的所述切片(52)具有關于所述坐標網(wǎng)格(50)的恒定坐標值。6.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述三維原始圖像體積(36)的每個切片(52)利用二維核函數(shù)而被去卷積。7.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述核函數(shù)適于將所述切片(52)中的偽影映射回到對應于點狀部分的在所述切片(52)中的點，所述偽影是在所述三維原始圖像體積(36)的重建期間根據(jù)所述感興趣對象(22)的所述點狀部分生成的。8.根據(jù)權利要求7所述的方法， 其中，所述偽影是扇形的。9.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟: 使用所述去卷積的三維圖像作為開始圖像(40)來執(zhí)行另外的迭代重建。10.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述多幅二維投影圖像(32)僅在視角的受限的角范圍(18)內(nèi)被采集。11.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法， 其中，所述多幅二維投影圖像(32)包括少于30幅圖像。12.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法，還包括以下步驟: 基于通過所述去卷積的三維圖像(40)的切片來生成經(jīng)重建的二維圖像； 在顯示設備(24)上顯示所述經(jīng)重建的二維圖像。13.—種用于處理X射線設備(10)的圖像數(shù)據(jù)的計算機程序，所述計算機程序當在處理器上運行時，適于執(zhí)行根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的方法的步驟。14.一種計算機可讀介質(zhì)，其上存儲有根據(jù)權利要求13所述的計算機程序。15.—種X射線設備(10)，包括: X射線源(12)和X射線探測器(14)，所述X射線源和X射線探測器適于采集感興趣對象(22)的二維投影圖像(32)，其中，所述X射線源(12)和/或所述X射線探測器(14)能夠關于所述感興趣對象(22)移動以關于不同視角采集二維投影圖像(32);以及控制器(16)，其適于執(zhí)行根據(jù)權利要求1至12中的任一項所述的方法的步驟。
【專利摘要】一種用于處理X射線設備(10)的圖像數(shù)據(jù)的方法，包括以下步驟：接收來自感興趣對象(22)的多幅二維投影圖像(32)，其中，所述投影圖像已經(jīng)通過關于不同視角發(fā)射X射線(20)通過所述感興趣對象(20)而被采集；關于適于所發(fā)射的X射線(20)的幾何配置的坐標網(wǎng)格(50)，根據(jù)所述多幅二維投影圖像(32)，生成三維原始圖像體積(36)；通過將二維去卷積應用到所述三維原始圖像體積(36)的切片(52)，來生成去卷積的三維圖像(40)，所述切片(32)適于所述坐標網(wǎng)格(50)。
【IPC分類】G06T11/00
【公開號】CN105229702
【申請?zhí)枴緾N201480027351
【發(fā)明人】H·H·霍曼, K·埃哈德, T·尼爾森
【申請人】皇家飛利浦有限公司
【公開日】2016年1月6日
【申請日】2014年5月14日
【公告號】EP2997545A1, US20160071293, WO2014184218A1