[发明专利]一种锥束CT瞬时扫描装置及重建方法

权利要求书

1.一种锥束CT瞬时扫描装置，其特征在于：该扫描装置呈正方体形，扫描装置包含12个基于碳纳米管的X射线源，所述X射线源分别安装在扫描装置的12条边上；

每个所述X射线源集成多个X射线焦点，所有的X射线焦点均对准扫描装置的中心；

扫描装置还包含多个高速平板探测器，分别设置在扫描装置的六个面，每个X射线源及其对应的四个探测器构成扫描装置的一个子系统，每个子系统确定的视场半径Γ根据被扫描物体的大小进行调整。

2.根据权利要求1所述的一种锥束CT瞬时扫描装置，其特征在于：其中一个所述高速平板探测器为可拆卸式，便于将物体放置在扫描装置内。

3.根据权利要求1所述的一种锥束CT瞬时扫描装置，其特征在于：将扫描装置中的十二个X射线源分为三组，每组包括四个X射线源，三组X射线源分别位于相互垂直的三个平面上，三个平面的公共点为扫描装置所在的正方体的中心O。

4.一种锥束CT瞬时扫描重建方法，其特征在于：该方法包含如下步骤：

S1：将载物台置于扫描装置内，位于正方体中心区域，被扫描物体置于载物台上，启动扫描装置；

S2：启动所有的高速平板探测器，扫描装置中的X射线焦点对物体进行扫描，采集到物体的投影数据后立即关闭该X射线焦点；

S3：按照指定顺序遍历所有的X射线焦点，得到当前时刻物体在扫描装置下的投影数据；

S4：重复步骤S2、S3，获得下一时刻被扫描物体在扫描装置下的投影数据，并关闭锥束CT瞬时扫描装置；

S5：采用基于L0正则化的锥束CT重建算法对上述每一时刻的物体进行重建，获得每一时刻被扫描物体的三维体素和断层图像并显示，具体包含：

S51：将同组X射线源对应的投影数据归为一组，得到三组投影数据，记为g_xoy,g_xoz,g_yoz，分别表示XOY平面、XOZ平面和YOZ平面内的X射线焦点及其对应的探测器得到的投影数据组；

S52：采用基于L0正则化的锥束CT迭代重建算法进行图像重建

其中，f为待重建图像，g为锥束CT瞬时扫描装置下的投影数据，A为M×N的矩阵，N为重建图像f中的体素个数，M为每个方向下穿过被扫描物体射线条数，||·||₂表示向量的L2范数，||·||₀表示向量的L0范数，W表示小波变换，λ和γ为重建模型的参数，

引入辅助变量α使得α＝Wf将(1)转化为：

其中，τ为非零参数，v为拉格朗日乘子，

将(2)中目标函数的L2和L0部分解耦，

vⁿ⁺¹＝vⁿ-(αⁿ⁺¹-Wfⁿ⁺¹) (5)

其中，t为目标函数中的参数，fⁿ⁺¹为迭代重建第n+1步的重建图像，αⁿ⁺¹为迭代重建第n+1步重建图像fⁿ⁺¹的小波系数，

将(3)化简整理为，

其中，