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采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法

阅读：497发布：2020-05-12

专利汇可以提供采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且公开了一种采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法，以避免在数据重排中因为角度方向插值和探测器方向插值造成的图像分辨率下降。该系统包括：投影数据转换部分，用于将直线轨迹扫描下的投影数据转换成拟平行束扫描下的投影数据；滤波部分，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及反投影部分，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。利用本发明的系统和方法，提高了图像重建分辨率，降低数据截断对重建图像的影响。本发明采用滤波反投影的形式，因而具有一般滤波反投影的优点，比如重建快速，利于并行，便于加速等。，下面是采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法专利的具体信息内容。

权利要求

1、一种采用直线轨迹扫描的图像重建系统，包括：
投影数据转换部分，用于将直线轨迹扫描下的投影数据通过反褶平移转换成拟平行束扫描下的投影数据；
滤波部分，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及
反投影部分，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。
2、如权利要求1所述的图像重建系统，还包括：包含多个探测器单元的探测器阵列，用于接收从射线源发射的射线穿透待检查物体的透射信号，并将透射信号转换成投影数据。
3、如权利要求2所述的图像重建系统，其特征在于，所述多个探测器单元是等距离排列的。
4、如权利要求3所述的图像重建系统，其特征在于，
所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)，其中，投影数据p(l，t，z)表示当待检查物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层坐标位置为t处的投影值；
所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)；
所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为其中D 表示射线源到直线运动中心线的距离。
5、如权利要求2所述的图像重建系统，其特征在于，所述多个探测器单元是关于射线源等角度排列的。
6、如权利要求5所述的图像重建系统，其特征在于，
所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据p(l，γ，z)表示当物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值；
所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)；
所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为1/cosγ。
7、一种采用直线轨迹扫描的图像重建方法，包括：
投影数据转换步骤，将直线轨迹扫描下的投影数据通过反褶平移转换成拟平行束扫描下的投影数据；
滤波步骤，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及
反投影步骤，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。
8、如权利要求7所述的图像重建方法，其特征在于，还包括步骤：
利用包括多个探测器单元的探测器阵列接收从射线源发射的射线穿透待检查物体的透射信号，并将透射信号转换成投影数据。
9、如权利要求8所述的图像重建方法，其特征在于，所述多个探测器单元是等距离排列的。
10、如权利要求9所述的图像重建方法，其特征在于，
所述投影数据转换步骤反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)，其中，投影数据p(l，t，z)表示当待检查物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层坐标位置为t处的投影值；
所述滤波步骤用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)；
所述反投影步骤沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为其中D 表示射线源到直线运动中心线的距离。
11、如权利要求8所述的图像重建方法，其特征在于，所述多个探测器单元是关于射线源等角度排列的。
12、如权利要求11所述的图像重建方法，其特征在于，
所述投影数据转换步骤反褶平移投影数据p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据p(l，γ，z)表示当物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值；
所述滤波步骤用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)；
所述反投影步骤沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为1/cosγ。

说明书全文

技术领域

本发明涉及辐射成像领域，具体地，本发明涉及一种采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法，以在提高三维成像中扫描的速度。

背景技术

随着CT技术的发展，在有限角度和数据截断情况下，也能重建出一定质量的断层图像，这使得不完全扫描重建图像在实际中应用成为可能。理论上已经知道，对于扫描路径为直线的成像系统，如果直线无限长，就可以精确重建断层图像。如果扫描路径是有限长度，则等价于有限角度(Limited-Angle)的CT扫描模式。因此，应用不完全重建算法，对直线扫描的成像系统采集的数据做重建，就可以获得断层图像，实现立体成像。
在实际的安全检查中，快速通关立体成像和大物体旋转是一个难题。因为传统的CT成像系统中需要对被检查物体进行圆轨道扫描，或者是被检查物体旋转，或者被检查体固定而以圆轨迹扫描进行检查。也就是说，或者是扫描系统旋转或者是被检查物体旋转。由于需要旋转，这对于大型的被检查物体，例如火车和卡车之类的车辆来说，是困难的。此外，旋转式扫描还存在大锥角问题。
针对上述问题，已经提出了一种直线轨迹的成像系统——计算机分层层析成像(Computed Laminography)系统，它的射线张角很小，重建算法是采用层析的方式，但是三维立体成像能力不够，目前还没有应用于安全检查中。另一种技术是采用重排算法，即将直线扫描的投影数据重排为平行束情况下的数据，然后进行图像的重建。但是这种算法存在空间分辨率低的问题，这是因为将直线轨迹扫描数据重排为圆轨道平行束扫描数据时，在角度方向和探测器方向的插值会造成系统分辨率下降。

发明内容

鉴于上述问题，提出了本发明。本发明的一个目的是提供一种采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法，它不需要重排投影数据为平行束，从而避免了数据重排中因为角度方向插值和探测器方向插值造成的图像分辨率下降，并提高了重建断层的质量。
在本发明的一个方面，提出了一种采用直线轨迹扫描的图像重建系统，包括：投影数据转换部分，用于将直线轨迹扫描下的投影数据转换成拟平行束扫描下的投影数据；滤波部分，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及反投影部分，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。
此外，根据本发明的一个实施例，图像重建系统还包括多个探测器单元的探测器阵列，用于接收从射线源发射的射线穿透待检查物体的透射信号，并将透射信号转换成投影数据。
此外，根据本发明的一个实施例，所述多个探测器单元是等距离排列的。
此外，根据本发明的一个实施例，所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)，其中，投影数据p(l，t，z)表示当待检查物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层坐标位置为t处的投影值。所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)。所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为其中D表示射线源到直线运动中心线的距离。
此外，根据本发明的一个实施例，所述多个探测器单元是关于射线源等角度排列的。
此外，根据本发明的一个实施例，所述投影数据转换部分反褶平移投影数据p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据p(l，γ，z)表示当物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值。所述滤波部分用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)。所述反投影部分沿射线方向对滤波后的投影数据 Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为 1/cosγ。
根据本发明的另一方面，提出了一种采用直线轨迹扫描的图像重建方法，包括：投影数据转换步骤，将直线轨迹扫描下的投影数据转换成拟平行束扫描下的投影数据；滤波步骤，通过用预定的卷积函数核与拟平行束扫描下的投影数据卷积，来获得滤波后的投影数据；以及反投影步骤，通过对滤波后的投影数据进行加权反投影来重建图像。
此外，根据本发明的一个实施例，本发明的方法还包括步骤：利用包含多个探测器单元的探测器阵列接收从射线源发射的射线穿透待检查物体的透射信号，并将透射信号转换成投影数据。
此外，根据本发明的一个实施例，所述多个探测器单元是等距离排列的。
此外，根据本发明的一个实施例，所述投影数据转换步骤反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)，其中，投影数据p(l，t，z)表示当待检查物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层坐标位置为t处的投影值。所述滤波步骤用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)。所述反投影步骤沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为其中D表示射线源到直线运动中心线的距离。
此外，根据本发明的一个实施例，所述多个探测器单元是关于射线源等角度排列的。
此外，根据本发明的一个实施例，所述投影数据转换步骤反褶平移投影数据p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据p(l，γ，z)表示当物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值。所述滤波步骤用预定的卷积函数核沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)。所述反投影步骤沿射线方向对滤波后的投影数据 Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为 1/cosγ。
本发明与重排算法相比，提高了图像重建分辨率，降低数据截断对重建图像的影响。本发明采用滤波反投影的形式，因而具有一般滤波反投影的优点，比如重建快速，利于并行，便于加速等。
这样，和传统透视成像相比，本发明的系统既能得到透视图像，又能得到断层图像，可以解决透视成像中的物体重叠问题，实现安全检查系统中的快速立体成像。和传统CT成像相比，本发明的系统具有设计简单，检查速度快，不需要旋转，没有圆轨道锥束CT中的“大锥角”问题等优点。
附图说明
图1是根据本发明的成像系统直线轨迹扫描的平面示意图；
图2是根据本发明实施例的成像系统的构成示意图；
图3是如图2所示的成像系统中的控制和图像处理装置的功能框图；
图4示出了等效探测器在Z方向与重建物体点之间的几何关系的示意图；
图5示出了用来解释本发明的直线滤波反投影方法几何关系示意图；
图6示出了根据本发明的直线滤波反投影方法的流程图；
图7示出了本发明的方法重建与重排平行束重建立体成像系统所采集的数据，获得的模拟图像(X-Y平面)效果比较。

具体实施方式

下面对照附图详细描述本发明的实施例。
图1示出在立体成像安全检查中本发明的成像系统进行直线扫描的示意图。图2示出了本发明的成像系统的构成示意图。
如图1所示，待检查物体在射线源A和探测器之间按照直线运动，在运动的过程中，射线源A按照控制系统的命令发出射线，穿透待检查物体。探测器接收透射信号，并且在控制系统的控制下采集投影数据，并把投影数据存储在存储器中。
如图2所示的系统包括：射线源110，例如X射线管、加速器射线源或同位素源等等，根据待检查物体120的尺寸和应用背景而选定；承载和平稳传送待检查物体120的传动设备130，用于在检查过程中使所承载的待检查物体120沿着直线运动；包含多个探测器单元的探测器阵列140，位于射线源110对面，垂直于传动设备130，在水平方向与射线源110的张角为大于90度的角度，例如介于90～180度之间的角度，并且在竖直方向覆盖物体，该探测器阵列可以是面阵探测器，也可以是单排探测器；用来传输控制和数据信号的控制和数据信号线 150；以及通过控制和数据信号线150与射线源110、传动设备130和探测器阵列140连接的控制和图像处理装置160，其在扫描过程中控制传动设备130沿着直线运动并命令射线源110发射出射线，并且控制探测器阵列140开始接收透射信号，产生投影数据，并对获得的投影数据进行后处理。
这样，待检查物体120按照图1所示的直线轨迹匀速移动，探测器阵列140同步等时间间隔地进行采样，获取投影数据。
图3是如图2所示的成像系统中的控制和图像处理装置160的功能框图。如图3所示，控制和图像处理装置160包括：用来存储数据的存储器161，例如硬盘之类的存储介质；输入单元162，例如键盘之类方便用户输入参数或者命令的输入装置；控制器163，其在用户通过输入单元162发出命令之后，指令传动设备130开始将待检查物体 120沿着直线匀速运动，并且射线源110和探测器阵列140开始工作，以获得投影数据；连接各个部分并传输控制信号和数据的内部总线 164；以及图像重建单元165，用于对探测器阵列140获得的投影数据进行重建。
下面结合图4详细描述在图像重建单元165中进行图像重建过程。图4示出了等效探测器在Z方向与重建物体点之间的几何关系的示意图。
设待检查物体f(r，φ，z)的一种近似估计表示为，则有下式：

\hat{f} (r, φ, z) = \int_{{- t}_{m}}^{t_{m}} \frac{1}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} Q (l', t, z \frac{D}{D + r \sin φ}) dt - - - (1)

其中，
Q(l′，t，z)＝q(l，t，z)*h(l) (2)
q(l，t，z)＝p(-l+t，t，z) (3)

l' = - r \cos φ + \frac{tr \sin φ}{D} - - - (4)

这里，探测器是等距排列的，数据p(l，t，z)表示当物体120运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列140第z层坐标位置为t处的投影值。值得注意的是，t，z都是探测器阵列140的各个探测器单元等效到物体直线运动的中心线上之后的数值。
此外，在式(1)～(4)中，D为射线源110到直线运动中心线的距离；±tm表征探测器阵列140在待检查物体运动方向上的最小和最大位置；h为卷积函数核，理论值为

h (l) = \int_{- \infty}^{\infty} | ω | e^{j 2 πωl} dω,

一般采用S-L 滤波函数，该函数的离散形式为：

h (n) = \frac{- 2}{π^{2} ({4 n}^{2} - 1)},

n＝0，±1，±2，…(5)
因此，在图像重建单元165中，投影数据转换部分1651反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到q(l，t，z)，这里的q(l，t，z)表示拟平行束扫描下的投影数据。这里的‘拟平行束扫描’的含义是，各个角度下的探测器等效采样间距不相同，扫描角度采样也可能是不均匀。
然后，滤波部分1652用卷积函数核h沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，t，z)。
接下来，反投影部分1653沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z) 进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为
这里，需要说明的是，进行反褶平移的目的是为了将直线扫描的投影数据，变换到拟平行束扫描下的投影数据，这里的拟平行束扫描不是标准的CT重建中的平行束，因为每一个扫描角度下的探测器等效采样间距都不一样，角度采样也可能是不均匀的。
此外，用卷积函数核h滤波的目的与标准FBP重建算法中的滤波相同，滤波后的投影数据Q(l′，t，z)，经过加权反投影就可以得到重建图像，而这里的权重因子反映了不同探测器下的投影数据对重建图像贡献的大小。
因此，在本发明中，沿数据采集方向l滤波，沿射线方向反投影，与重排为平行束的算法相比，本发明能充分利用每一个有效数据，提高了图像分辨率，并且对数据截断的敏感低于重排算法。
下面对照图1、4和5来推导上述的公式(1)。在推导之前，首先描述直线扫描数据重排为圆轨道平行束扫描的过程。
如图1所示的扫描方式，每一个探测均对应一个角度扫描角度，物体f(x，y)在移动过程中，等价于该角度下的平行束扫描。参见图5的投影示意图，对于等距排列的探测器阵列，直线扫描数据重排为圆轨道平行束扫描的重排公式为：

g (θ, s) = p (l, t) |_{s = \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}}^{θ = π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D})} - - - (6)

这里g(θ，s)＝∫f(x，y)δ(xcosθ+ysinθ-s)dxdy，表示在圆轨道平行束扫描中，扫描角度为θ，距离旋转中心为s的投影数据。p(l，t)表示阵列探测器在物体运动到直线上坐标为l位置时，探测器阵列坐标位置为t的投影值。
利用公式(6)就可以实现直线轨迹扫描投影数据重排为圆轨道平行束扫描下的投影数据。但是，实际系统中，直线不可能是无限长，所以重排后的数据也不可能是圆轨道下180度的平行束扫描数据，也是说这里对于CT重建来说，数据是不完备的。
就直线扫描而言，虽然l和t的采样可以是均匀的，但是对应圆轨道平行束扫描下的角度θ和探测器位置s采样都是不均匀的。因此，重排需要在角度方向和探测器方向做插值，造成重建图像分辨率的降低。
接下来，详细描述本发明的直线扫描数据直接滤波反投影重建过程。
在圆轨道平行束扫描下的滤波反投影重建公式为

f (r, φ) = \int_{0}^{π} \int_{- s_{m}}^{s_{m}} g (θ, s) h (r \cos (θ - φ) - s) dsdθ - - - (7)

对于无限长直线轨迹、等距探测器，利用公式(7)，用参数(l，t)替换 (θ，s)，得到

f (r, φ) = \int_{- \infty}^{\infty} \int_{- \infty}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} p (- l + t, t) h (l' - l) dldt - - - (8)

这里，

l' = - r \cos φ + \frac{tr \sin φ}{D} .

证明如下：

f (r, φ) = \int_{\infty}^{- \infty} \int_{\infty}^{- \infty} g (π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D}), \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}) - - - (9)

\cdot h (r \cos (π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D}) - φ) - \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}) \frac{D^{2}}{{(D^{2} + t^{2})}^{3 / 2}} dldt

这里，

θ = π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D}),

s = \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}},

dsdθ = \frac{D^{2}}{{(D^{2} + t^{2})}^{3 / 2}} dldt .

在直线轨迹扫描中，用p(l，t)代替

g (π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D}), \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}) .

同时，根据图 5的几何结构，可以得出

r \cos (π - \tan^{- 1} (\frac{t}{D}) - φ) - \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}

= - r \cos φ \frac{D}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} + r \sin φ \frac{t}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} - \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}

(10)

= (l' - \frac{tr \sin φ}{D} - t) \frac{D}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} + r \sin φ \frac{t}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} - \frac{D (- l + t)}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}}

= \frac{D}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} (l' + l - 2 t)

这里，

l' = - r \cos φ + \frac{tr \sin φ}{D} + t,

它表示经过点(r，φ)和第t探测器的投影数据，在直线扫描下的空间采样位置。
将(10)代入(9)，利用

h [\frac{D}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} (l' + l - 2 t)] = \frac{D^{2} + t^{2}}{D^{2}} h (l' + l - 2 t),

并且将l＝l-t，l′＝l′-t代入，立即得到重建公式(8)。
对于公式(8)，如果将q(l，t)＝p(-l+t，t)代入公式(8)，则

f (r, φ) = \int_{- \infty}^{\infty} \frac{1}{\sqrt{D^{2} + t^{2}}} Q (l', t) dt - - - (11)

这里，Q(l′，t)＝q(l，t)*h(l)。
实际中，如果直线轨迹是[-L，L]，探测器总长度是[-tm，tm]，按照公式(8)重建的图像就不是精确的f(x，y)，它只是一种近似。同时，如果考虑到三维情况，被检查物体f(x，y，z)的一种近似可以表达为 (1)式所示。
图6示出了根据本发明的直线滤波反投影方法的流程图。如图6 所示，在探测器阵列140获得投影数据并存储在存储器161中之后，当要进行图像重建时，在步骤S110，从存储器中读取直线扫面获得的投影数据p(l，t，z)。
然后，在步骤S120，由投影数据转换部分1651反褶平移投影数据p(l，t，z)以得到q(l，t，z)，这里的q(l，t，z)表示拟平行束扫描下的投影数据。
然后，在步骤S130，滤波部分1652用卷积函数核h沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，t，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据 Q(l′，t，z)。
接下来，在步骤S140，反投影部分1653沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，t，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为

1 / \sqrt{D^{2} + t^{2}} .

在步骤S150，将重建的图像存储在存储器161中，或者显示在显示器170的屏幕上。
上面推导了等距探测器阵列下，直线轨迹扫描的滤波反投影重建公式(1)以及本发明的方法的详细执行过程。实际上，探测器阵列140 中的探测器单元之间还可以按照关于射线源110等角度的方式来排列。如果探测器是等角排列的，类似于上面的推导过程，其滤波反投影重建公式为：

\hat{f} (r, φ, z) = \int_{{- γ}_{m}}^{γ_{m}} \frac{1}{\cos γ} Q (l', γ, z \frac{D}{D + r \sin φ}) dγ - - - (12)

其中，
Q(l′，γ，z)＝q(l，γ，z)*h(l)        (13)
q(l，γ，z)＝p(-l+Dtanγ，γ，z)        (14)
l′＝-rcosφ+rsinφtanγ               (15)
这里，探测器单元是等角排列，数据p(l，γ，z)表示阵列探测器在物体运动到直线上坐标为l位置时，探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值。值得注意的是，y，z都是探测器阵列等效到物体直线运动的中心线上之后的数值。±γm表示探测器阵列在待检查物体运动方向上的最小和最大角度。
因此，对于等角度排列的探测器，直线滤波反投影的重建过程与上述相同，其中反褶平移操作按照公式(14)进行，卷积操作的含义与等距情况下的相同，而加权反投影操作中采用的权重因子为1/cosγ。
换句话说，在投影数据转换部分1651中，反褶平移投影数据 p(l，γ，z)以得到拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)，其中，投影数据 p(l，γ，z)表示当物体运动到直线上坐标为l位置时，在探测器阵列第z层角度位置为γ的投影值。
在滤波部分1652中，用预定的卷积函数核h沿l方向对拟平行束扫描下的投影数据q(l，γ，z)做一维卷积，得到滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)；
在反投影部分1653中，沿射线方向对滤波后的投影数据Q(l′，γ，z)进行加权反投影操作，以得到重建图像，其中权重因子为1/cosγ。
为到达准确的图像重建，X射线成像系统应能够精确测量或标定以下系统参数：X射线源点到探测器的距离T，X射线源点到直线运动中心距离D，传动装置直线运动速度v，阵列探测器采样间隔Δt，探测器物理尺寸，包括单个探测器物理尺寸和探测器阵列的物理尺寸等。
图7示出了用本发明的方法和重排平行束算法对由成像系统采集的数据进行重建所获得的断层图像(X-Y平面)模拟图比较，其中模拟射线张角150度，探测器宽度6mm，等距排列，探测器阵列等效空间采样间隔3mm。重建图像300*300 像素，单个像素尺寸3mm*3mm。该图是利用一个行李模型进行的模拟实验结果，重建的是中心层的图像，其中的(A)表示原始模拟图像，(B)表示圆轨道平行扫描精确重建的图像，(C)表示用直线轨迹扫描得到的投影数据重排平行束方法重建的一副图像，(D)表示本发明的方法重建的图像，(E)表示重排平行束方法重建的数据在探测器方向有截断的情况下的另一幅图像，而(F)表示本发明的方法重建的数据在探测器方向有截断的情况下的另一幅图像。通过图7的比较可以看出，本发明的方法相比于重排平行束方法分辨率明显提高，数据截断的影响明显减小。
以上所述，仅为本发明中的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变换或替换，都应涵盖在本发明的包含范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

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投影机及投影机的操作方法	2020-05-13	376
基于非对称横向双边截断投影数据的扇束CT重建方法	2020-05-13	954
投影型影像显示装置	2020-05-12	509
一种基于C形臂的锥束CT三维数字成像方法	2020-05-12	456
基于二维X射线图像序列滤波反投影的分块三维重建方法	2020-05-12	971
可减少图像中的伪影的医学成像方法和装置	2020-05-13	20
以加权反投影重建CT图像数据的方法、计算单元和系统	2020-05-12	434
一种适用于滤波反投影算法的两维自聚焦方法	2020-05-11	818

采用直线轨迹扫描的图像重建系统和方法

技术领域

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