[发明专利]多源摆动动态CT成像方法

权利要求书

1.一种多源摆动动态CT成像方法，其特征在于：该方法以基于先验图像约束的压缩感知图像重建算法为基础，具体包括以下步骤为：

步骤一、把采集的多对X射线源－探测器单次摆动的所有投影数据进行重排；

步骤二、对重排后的投影数据采用FBP算法重建出CT图像；

步骤三、把上述CT图像作为先验图像，通过带TV约束的ART算法把相应的时间帧的投影数据进行图像重建获得对应时间帧的CT图像；

步骤四、把所有时间帧的CT图像按时间顺序组合获得该次X射线源－探测器摆动时间段内检测对象的动态CT图像；

步骤五、重复步骤三、四，最后获得整个检测对象变化过程的动态CT图像；

基于先验图像约束压缩感知图像重建算法被设计为以下无约束最小化问题：

min κ||TV(I)||₁+(1-κ)||TV(I-I^p)||₁ such that AI＝P (1)

其中，||·||₁表示矩阵L₁范数，A代表系统矩阵，I,P分别表示待重建图像和测量的投影数据，TV(I)，TV(I-I^p)分别表示待重建图像以及待重建图像与先验图像的总变分，κ是由先验图像I^p中的伪影程度决定的经验参数，取值范围为[0,1]；

通过采用梯度下降搜索方法对公式(1)进行求解，图像中(i,j)点的梯度方向h_i,j可由分量a_i,j，b_i,j，c_i,j，d_i,j和e_i,j的计算得到：

其中，I^(k)_i,j，I^(k)_i-1,j，I^(k)_i,j-1分别表示在第k次迭代获得的图像中位置为(i,j)，(i-1,j)以及(i,j-1)的灰度值，ε为很小的正数，防止分母等于0的情况；

其中，I^(k)_i+1,j，I^(k)_i-1,j-1分别表示在第k次迭代获得的图像中位置为(i+1,j)和(i-1,j-1)的灰度值，

其中，I^(k)_i,j+1，I^(k)_i-1,j+1分别表示在第k次迭代获得的图像中位置为(i,j+1)和(i-1,j+1)的灰度值，

其中，I^(k)表示在第k次迭代获得的图像

其中，I^p_i,j表示先验图像中位置为(i,j)对应的图像值，

总梯度表示为

β＝max(|κI^(k)_i,j+(1-κ)(I^(k)_i,j-I^p_i,j)|)/max(|h_i,j|)

I_i,j^(k+1)＝I_i,j^(k)-σ×β×h_i,j

其中，β表示当前图像梯度的最大值以及先验图像与重建图像靠近的程度，

σ＝σ×σ_s

σ_s表示梯度下降的调整步长。