[发明专利]一种加速CT迭代重建的方法、装置和设备

说明书

本发明公开了一种加速CT迭代重建的方法、装置和设备，方法包括：基于定位片构建物体的掩码图像Mask；初始化重建图像f₀；计算前向投影数据b’和实际测量投影数据b的残差投影数据Δb；基于残差投影数据Δb，只对处于掩码图像Mask内的物体图像像素进行反投影，得到残差重建图像Δf；利用所述残差重建图像Δf更新重建图像f₀，迭代得到重建图像f₁；判断重建算法模型是否满足收敛条件，若是，则输出重建图像f₁；否则基于重建图像f₁继续迭代计算，直到重建算法模型满足收敛条件时，输出重建图像f_n；其中，n为迭代次数。本发明在不额外引入硬件设备以及不降低图像质量的前提下，通过加快反投影操作的进程，从而加快利用迭代重建算法重建CT图像的进程。

技术领域

本发明属于图像重建技术领域，具体涉及一种加速CT迭代重建的方法、装置和设备。

背景技术

X射线计算机断层扫描(Computed Tomography,CT)设备，被广泛应用于医疗和工业上的疾病诊断和无损检测。CT扫描系统的原理是通过在不同角度扫描物体来获得多组像素数据，然后通过重建算法获得扫描物体的断层图像。

现有的重建算法主要包括解析重建算法和迭代重建算法。其中，解析重建算法(例如滤波反投影算法)因其运算速度快成为主流的重建算法。然而，相比于解析重建算法，迭代重建算法具有以下优势：第一，迭代重建算法可以用更少的投影数据重建得到满足诊断要求的重建图像，降低辐射剂量，延长扫描系统寿命，节约系统成本；第二，迭代重建算法可以通过引入先验知识来改进算法模型，从而消除图像伪影；第三，在有限角或像素数据不完备的扫描系统中，解析重建算法会引入严重的图像伪影，而迭代重建算法仍能够重建出质量较好的图像。

然而，即使迭代重建算法相较于解析重建算法具有上述诸多优势，其在实践中仍未得到广泛应用，主要原因在于：迭代重建算法需要多次迭代才能获得收敛后的重建图像，因此重建速度较慢，通常需要几十分钟甚至几个小时才能完成，十分耗时。基于此，本发明拟提出一种能够加速CT迭代重建的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种加速CT迭代重建的方法、装置和设备，用以解决现有技术中存在的CT迭代重建方法十分耗时的问题。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种加速CT迭代重建的方法，包括：

基于定位片构建物体的掩码图像Mask；

初始化重建图像f₀；

计算前向投影数据b’和实际测量投影数据b的残差投影数据Δb，其中Δb＝b-b’；

基于残差投影数据Δb，只对处于所述掩码图像Mask内的物体图像像素进行反投影，得到残差重建图像Δf，其中，Δf＝A^TΔb，A^T表示反投影矩阵；

利用所述残差重建图像Δf更新重建图像f₀，迭代得到重建图像f₁；

判断重建算法模型是否满足收敛条件，若是，则输出所述重建图像f₁；否则基于所述重建图像f₁继续迭代计算，直到所述重建算法模型满足收敛条件时，输出重建图像f_n；其中，n为迭代次数。

在一种可能的设计中，基于定位片构建物体的掩码图像Mask，包括：

基于定位片选定物体的重建范围和重建视野；

确定所述定位片中空气和物体的边界；

建立物体的边界索引；