[发明专利]基于对称权重场和旋转重建点的快速重建图像方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于对称权重场和旋转重建点的快速重建图像方法和装置，所述方法包括：建立图像重建几何模型，包括基于射线追踪的投影模型和基于重建点追踪的反投影模型；建立图像重建几何模型的权重场，给出图像重建几何模型的对称结构，结合扫描模式的旋转重建点离散化模型，将正演过程和反演过程归结为投影平面上的插值采样过程；图像重建离散化几何模型的对称结构性质：不同的投影角度下的正演过程和反演过程的具有相同的计算，简化计算提高重建速度；基于对称权重场和旋转重建点，建立图像重建快速方法。采用本发明的方案，实现计算机断层技术的快速重建，可以为医学CT、工业无损检测和地质勘探等应用领域更快地重建出高精度图像。

技术领域

本发明涉及计算机断层重建与无损检测领域，特别是涉及一种基于对称权重场和旋转重建点的快速重建图像方法和装置。

背景技术

计算机断层成像技术(Computerized Tomography，CT)是众多科学与工业应用领域内重要的研究手段和应用技术，在理论上归结为由投影重建物体密度的分布图像的问题。图像重建有两类基本方法：解析算法和代数迭代算法。解析算法是基于Radon变换反演的闭合公式，要求投影数据完备。代数迭代算法将图像重建问题转化为线性方程组求解问题，能够处理不完备数据问题，并且有较大的算法构造空间。图像重建算法的实现建立在离散化模型基础上，离散化模型建立了离散图像空间和离散投影数据空间之间的关联关系。但是，因投影数据量大、投影和反投影的计算量大，现有技术的图像重建算法的重建速度较慢，无法满足某些特定应用场景的需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于对称权重场和旋转重建点的快速重建图像方法来满足现有图像重建技术中对由投影数据快速迭代重建图像的需求。

为实现上述目的，本发明提供一种基于对称权重场和旋转重建点的快速重建图像方法，所述方法包括：

建立图像重建离散化几何模型，包括基于射线追踪的投影模型和基于重建点追踪的反投影模型；

建立所述图像重建离散化几何模型的权重场，所述权重场描述图像空间和投影数据空间之间的正演和反演关系；

将所述图像空间和投影数据空间之间正演过程和反演过程转化为投影平面上的插值采样过程；

利用所述正演过程和反演过程在投影平面上的插值采样具有相同的计算方式，重建图像。

进一步地，所述图像空间和投影数据空间之间的正演过程为：

相应的，所述图像空间和投影数据空间之间的反演过程为：

其中，待重建图像f(x,y)的极坐标表示投影数据表示为为投影权重场，对应对的投影贡献，为反投影权重场，对应对的反投影贡献。

进一步地，所述将所述图像空间和投影数据空间之间正演过程和反演过程转化为投影平面上的插值采样问题，具体包括：

旋转重建点离散化模型对应的正演模型的离散化转化为径向重建点在投影平面上的插值采样投影数据；

旋转重建点离散化模型对应的反演模型的离散化转化为离散投影数据在投影平面上的插值采样过程。

进一步地，所述正演模型的离散化具体为：

相应的，所述反演模型的离散化具体为：

进一步地，所述利用所述正演过程和反演过程在投影平面上的插值采样具有相同的计算方式，重建图像，具体包括：

利用所述正演过程和反演过程在投影平面上的插值采样重建点具有相同的计算方式，构建滤波反投影图像重建算法或代数迭代图像重建算法，进行图像重建。