[发明专利]一种基于像素顶点的平行束投影方法

说明书

本发明属于图像投影与图像重建领域，公开了一种基于像素顶点的平行束投影方法，以图像中心为原点建立二维坐标系，计算每个像素中心的坐标，以探测器阵列中心为原点建立一维坐标系，计算每个探测器的坐标；在确定的投影角度下，计算每个像素中心投影到探测器上的坐标；计算投影的上底和下底的长度；计算像素四个顶点投影到探测器上的坐标；根据坐标判断该像素点投影到哪些探测器上，计算对应的面积即为权值。本发明具有投影精度高的优点，可用于断层成像迭代重建。本发明将像素的四个顶点投影到探测器上，在一般角度下得到形状为梯形的投影，计算对应探测器的权值。和基于距离驱动投影模型相比，本发明的投影结果误差更小。

技术领域

本发明属于图像投影与图像重建技术领域，尤其涉及一种基于像素顶点的平行束投影方法。

背景技术

目前，业内常用的现有技术是这样的：光学投影断层成像(Optical TomographyProjection，OPT)技术主要用于1-10mm生物样本的成像，具有分辨率高、设备成本低、操作方便，既能进行结构成像也能进行分子成像等优点，很好的适用于生命科学领域小尺度生物样本的成像需求。OPT利用光在弱散射介质中沿直线传播的特点，在光束穿透生物样本得到各角度投影图后，利用投影图进行三维重建得到样本的三维图像。重建算法分为解析法和迭代法两大类，迭代法重建中需要反复使用投影和反投影操作。常见的投影模型有以下三种：1.基于像素驱动模型：沿投影角度将像素中心投影到探测器上，执行线性外插将像素点对投影数据的贡献按比例分配到相应的探测器上；2.基于射线驱动模型：射线沿投影角度经过探测器中心，图像的每行或每列与射线相交，通过插值运算可得到这些数值，然后将所有的行或列的值累加起来，构成该射线对应的探测器像素接收到的投影值；3.基于距离驱动模型：距离驱动中，不再使用插值系数作为权值，而是将图像像素和探测器像素一同投影在横轴上，然后计算它们的重合区域，以此作为该图像像素和探测器像素之间的加权权值。在上述几种投影模型中，基于像素驱动的模型在反投影操作中广泛使用，如果应用于正向投影则需要外插运算，从而会引入高频伪影，导致重建结果质量很差，因此很少在正向投影中使用。基于射线的模型在正向投影中广泛使用，但该模型如果应用于反向投影，则也会因为外插运算会引入高频伪影，同样地，会导致重建结果质量很差。基于距离投影模型将像素的两条边界中点沿射线方向投影到探测器，得到形状为矩形的投影，而两条射线两侧的小部分面积会被忽略掉，与真实投影结果相比仍有误差，因此投影的精度仍然不够高。

综上所述，现有技术存在的问题是：

(1)基于像素驱动的模型在反投影操作中广泛使用，如果应用于正向投影则会引入高频伪影，很少在正向投影中使用。

(2)基于射线的模型在正向投影中广泛使用，但模型如果应用于反向投影，引入高频伪影。

(3)基于距离投影模型投影的精度不够高。

解决上述技术问题的难度和意义：

建立和实际情况相同的投影模型是解决上述技术问题的关键，如果能够解决上述问题，对迭代重建结果的质量会有较大提升。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种基于像素顶点平行束投影方法。

本发明是这样实现的，一种基于像素顶点平行束投影方法，所述基于像素顶点平行束投影方法包括：以图像中心为原点建立二维坐标系，计算每个像素中心的坐标，以探测器阵列中心为原点建立一维坐标系，计算每个探测器的坐标；在确定的投影角度下，计算每个像素中心投影到探测器上的坐标；计算投影的上底和下底的长度；计算像素四个顶点投影到探测器上的坐标；根据坐标判断该像素点投影到哪些探测器上，计算对应的面积即为权值。

进一步，所述基于像素顶点平行束投影方法包括以下步骤：