[发明专利]PI线选取和采样方法和装置以及CT图像重建方法和装置

说明书

技术领域

本发明总体上涉及计算机断层成像技术，尤其涉及一种PI线选取和采样方法和装置以及CT图像重建方法和装置。

背景技术

计算机断层成像技术(CT，Computed tomography)是指从扫描三维物体的一系列一维或二维图像得到反映此物体内部的物理或化学特性的数据集合，通过运算得到物体一个截面上或一个容积内部的任意位置的参数值，并由此得到一个断层或一个体的图像。目前计算机断层成像技术被广泛应用于医学诊断和无损检测中。其中，锥束螺旋CT在近年来得到越来越广泛的关注，其重建方法是当前CT领域的一个研究热点。就目前来说，主要的CT图像重建方法有两类：近似重建方法和精确重建方法。精确重建是大家追求的目标。Tuy-Smith数据完备性条件证明螺旋锥束CT可被精确重建。近似重建方法中主要有PI线重建方法，包括Katsevich方法和微分反投影滤波(DBPF，Derivative backprojectionfiltering algorithm)方法。其中，所述PI线是指在扫描螺旋轨道上间隔小于2π的点之间的连线。

在这类PI线重建方法中，PI线的选取和离散化方式在其实现过程中影响图像质量和重建速度，对于PI线的选择而言在满足一定空间分辨率的要求下可以是任意的。目前，通常使用的PI线选取方式，诸如：Zheng，H.，Kang，Y.和Dai，Y.在proceedings of the 10^th International Meeting on Fully Three-Dimensional Image Reconstruction in Radiology and Nuclear Medicine，45-48(2009)发表的“Implementation of Helical Cone-Beam Back-Projection Filtered Reconstruction Algorithm on GPU”和Han Zheng，Yanyan Yu，Yan Kang，Jiren Liu，在Proc.Of SPIE(the international society for optics and photonics，国际光学工程学会)卷.7622，7622G，2009年发表的“Investigation on PI-lineSelecting Method Base on GPU Accelerated Back-proj ection Filtered VOI Reconstruction”，这些都是以光源位置为基点，选取从该基点到扫描螺旋轨道上的点之间连线上的点。这样所选取的PI线构成了一个扇形曲面，如图1c所示。

在图1a中，图示了CT扫描轨道和常规PI线选取和采样示意图。其中，X光源和探测器位于被扫描物体区域的两边，X光源和探测器绕旋转轴旋转(或者被扫描物体旋转中心反方向旋转)，并且沿轴向运动，射线源的位置(x，y，z)在直角坐标系统中表示为这里R为射线源旋转的半径，λ是旋转角度，h是螺距，也就是射线源旋转一周后相对于置物台的轴向移动距离，重建图像区域(也即被扫描物体区域)是半径为r的一个圆柱体。图1b和图1c分别是图1a的侧视图和俯视图。

图1c示出了PI线在XY平面上的投影，其中，实线表示PI线，实心点是PI线上的采样点，虚线表示另一个PI曲面的PI线。从该图可以看出，PI线形成了一个扇形形状，且距光源位置越近采样点越密集，远离光源位置则采样稀疏。

综上所述，现有技术存在下列缺点：

首先，现有技术所选取的PI线采样点不能达到全局一致性。

其次，为了在稀疏处也能够达到一定的分辨率效果，必然需要大量增加PI线的密度，从而增加了计算量。

再者，其重建点采样很难与图像重建所需的像素分辨率建立直接关联，无法作出优化的离散策略，给选择采样参数造成一定困难。

发明内容

本发明要解决的主要技术问题是提供一种具有全局一致性的PI线采样点的PI线选取和采样方法和装置以及CT图像重建方法和装置。

为了解决上述问题，本发明PI线选取和采样方法的技术方案包括步骤：

在螺旋轨道上选取在XY平面上投影互相平行且等间距分布的PI线；

在所述PI线上等距离选取采样点。

优选地，所述步骤在螺旋轨道上选取在XY平面上投影互相且等间距分布的PI线进一步包括：