[发明专利]用于对象的图像重建的、特别是基于计算机断层摄影的图像重建的方法，以及用于该方法的设备、系统和计算机程序产品

说明书

本发明涉及一种用于对象的图像重建的、特别是基于计算机断层摄影的图像重建的方法，以及用于该方法的设备、系统和计算机程序产品。在相对于光源和二维图像检测器之间的直线的不同角度位置处获得对象的多个二维图像，并且基于图像重建算法来重建三维图像数据，所述图像重建算法使用所述对象的所述多个二维图像的数据和至少一个输入参数作为输入。特别地，基于由多个切片的堆叠表示的三维伪对象来重建三维图像数据，其中，伪对象的多个切片中的每个切片与对象的相同基础切片相关联。此外，重建三维图像数据包括针对所述伪对象的每个切片使用所述至少一个输入参数的不同值作为所述图像重建算法的输入。

技术领域

本发明涉及一种用于对象的图像重建、特别是基于计算机断层摄影的图像重建的方法，以及用于该方法的设备、系统和计算机程序产品。

在相对于光源和二维图像检测器之间的直线的不同角度位置处获得对象的多个(N-1)维图像，并且基于图像重建算法来重建N维图像数据，所述图像重建算法使用对象的所述多个(N-1)维图像的数据和至少一个输入参数作为输入，其中N＝3、N＝4或更大。

背景技术

X射线计算机断层摄影(CT)是一种用于非破坏性三维研究的显像模式，它在医学应用中是非常普遍的，并且越来越多地用在工业和科学的无损检测中。

最常见的非破坏性检查的替代方法是X射线摄片、光学显微镜法、超声成像和磁共振成像(MRI)。

与X射线CT相比，后三种方法不会有辐射损伤的危险。对于X射线摄片，这种风险大大降低了。此外，光学显微镜法、超声波和射线成像要便宜得多。到目前为止，X射线CT的最大优点是其最精确的空间信息。特别地，这三种便宜的方法只允许非常有限的三维研究。与MRI相比，X射线CT更快、更便宜、更精确。

X射线计算机断层摄影允许创建描述X射线如何强烈地与材料相互作用的系数的三维图。该图允许区分不同的材料或质量密度。CT的工作原理包括两个基本步骤。第一步骤是数据采集，其中，想要的数量仅能被间接地测量。第二步骤是在计算机上重建，其中，系数的三维图从测量中读取。通过体积数据表示二维平面的灰度图像是人们评估该图的最常见方式。

断层摄影扫描的基本设置包括：放置在试样一侧的x射线源、放置在另一侧的二维检测器、以及使试样垂直于X射线束在中间旋转的机械机构，或者反过来，围绕试样旋转两个器件也可。

关于x射线源、x射线与物质的相互作用、以及所描述的不同的获取技术的详细信息可以在文献(包括科学文献以及专利文献)中找到。

如上所述，计算机断层摄影背后的思想是从通过样本(对象)的一组透射视图创建局部衰减系数的三维图(三维图像数据)。关于解析层析成像重建的更多详细信息可以在文献(例如，A.C.Kak和M.Slaney的“Principles of computerized tomographic imaging”，Classics in applied mathematics，IEEE出版社，1988，以及H.Turbell的博士论文“Cone-Beam Reconstruction Using Filtered Back Projection”，大学，瑞典，2001)中找到。

虽然理论上可以解析地重建三维图像数据，但是这种解析重建方法对噪声非常敏感，并且需要获得的大量待测量对象的二维图像。另一种灵敏度较低的方法被称为迭代重建，其提供了大大提高的质量的结果。然而，迭代重建的方法通常具有高计算负担和额外的参数。

有关涉及迭代重建的专利文献，例如参考WO 2013/088294 A1和US 9,449,404B2。