[发明专利]有限角CT扫描的图像重建方法、系统、装置和存储介质

说明书

本申请涉及有限角CT扫描的图像重建方法、系统、装置和存储介质，本发明根据投影数据集P建立投影矩阵，选择L₀范数正则项建立最优化问题的目标方程，迭代优化重建最优图像。本发明适用于碳纤维复合芯导线的有限角CT检测，能够在较小扫描角度下有效恢复碳纤维复合芯导线细节，减少有限角伪影，从而提高有限角CT检测碳纤维复合芯导线的适用性。

技术领域

本申请属于图像重建技术领域，尤其是涉及一种有限角CT扫描的图像重建方法、系统和CT扫描装置。

背景技术

(Aluminum Comductor Composite Core，简称ACCC)是一种新型架空输电线路用导线。最早由美国、日本等国家开发的一种新型导线，主要用于航天设备及空间站。它的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，其外层与邻外层铝线股为梯形截面，是一种性能优越的新型导线，碳纤维导线分为碳纤维棒芯铝绞线和耐热碳纤维棒芯铝合金绞线，其以碳纤维为中心层，以玻璃纤维包覆制成单根芯棒，其外为T型铝绞线。从碳纤维复合芯导线的结构来看，导线的表面损伤容易观测，由于外围铝绞线的遮挡碳纤维芯棒无法观测，加之铝绞线芯棒本身也是分离的个体绞合在一起的，这就导致常规检测方法失效。

工业CT(Computed Tomography，即计算机断层扫描)检测与物质的几何结构无关，可以清晰地看清被检物断层内的结构层次，从CT图像上能直接获得目标特征的空间位置、形状以及尺寸信息。因此，工业CT不但可获得碳纤维复合芯导线铝绞线损伤情况，还可获得碳纤维芯棒的缺陷分布，是目前最优的检测方法。由于在役碳纤维复合芯导线已经安装到高压网络中，CT检测时导线自身无法进行旋转，因此不能满足工业CT完全扫描条件，即相对旋转角度大于180°+扇角。

由于碳纤维复合芯导线自身的缠绕结构以及在役导线无法实现自身旋转的限制，常规数字X射线照相无法看清内部复合芯的缺陷，因此需要研究碳纤维复合芯导线的CT扫描成像方法。鉴于此，需要将检测设备直接放置在线路上进行在役检测，实现有限角CT扫描，进而对导线的质量做出判定。

CT检测装置的成本取决于装置的复杂程度，而成像质量则取决于图像重建方法。针对碳纤维复合芯导线有限角CT扫描问题，传统的解析重建算法如滤波反投影算法(Filtered back-projection,FBP)难以解决该类有限角投影图像重建问题，不可避免引入有限角伪影，因而难以满足实际成像检测需求。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为解决现有技术中传统的图像重建算法对于有限角投影图像的重建不可避免引入有限角伪影的问题，从而提供一种有限角CT扫描的图像重建方法和CT检测装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明第一方面提供了一种有限角CT扫描的图像重建方法，包括：

S1:采集目标对象的投影数据，建立投影数据集；

S2:根据所述投影数据集，获得待重建图像；

S3:根据所述投影数据集以及待重建图像，引入L₀范数正则项，建立L₀范数正则化目标优化方程；

S4:通过SART重建算法对所述目标优化方程进行迭代运算，得到重建图像；

S10:计算重建图像梯度的L₀范数，对所述重建图像梯度进行L₀范数的最小化运算，得到优化更新后的重建图像；

S11:判定重建图像是否满足迭代收敛条件，如果满足，则输出优化更新后的重建图像，完成图像重建；否则，调整正则化参数，进入S4进行下一轮迭代重建，直至满足收敛条件。

本发明第二方面提供了一种有限角CT扫描的图像重建系统，包括：