CN101529472B - 用于对感兴趣区域成像的成像系统、成像方法和计算机程序 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于对感兴趣区域成像的成像系统，其包括照明单元和检测单元。所述成像系统还包括用于对检测值分组的分组单元，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值(103)。采用所述孔径中的至少一条射线的至少一个位置为组内的至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值(104)。此外，采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值大致确定至少一个β孔径加权值(105)。之后，采用孔径加权值对所述检测值孔径加权(106)。通过对经过加权的检测值反向投影重建所述感兴趣区域(107)。

Description

用于对感兴趣区域成像的成像系统、成像方法和计算机程序

技术领域

本发明涉及用于对感兴趣区域成像的成像系统、成像方法和计算机程序。本发明还涉及用于生成感兴趣区域的图像的图像生成装置、图像生成方法和计算机程序。 

背景技术

已知的成像系统包括照明单元和检测单元，所述照明单元用于生成从不同方向照射感兴趣区域的锥形射束，所述检测单元用于由穿越所述感兴趣区域之后的锥形射束生成检测值。这些已知的成像系统还包括重建单元，其用于通过对所生成的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。在对所述检测值反向投影之前，执行对所述检测值的孔径加权。这一孔径加权降低了由所述锥形射束的锥角引起的伪影，但是其需要高昂的计算成本和大量的硬件资源。 

文章“Aperture weighted cardiac reconstruction for cone-beam CT”，P.Koken and M.Grass，Phys.Med.Biol.51，pp 3433-3448，2006公开了在回顾性门控心脏体积计算机断层成像中使用的经过滤波的反向投影类型的三维重建算法。称为孔径加权心脏重建(AWCR)的该方法能够处理对象点的几种照明间隔，其作为低间距螺旋锥形射束获取的结果而出现。使用了这样一种孔径加权，其中，根据取决于检测值在检测器上的位置的梯形孔径加权函数来为每一检测值计算孔径权重。该梯形孔径加权函数在检测器的中央部分的检测值为一，并且该值在检测器的边缘处线性下降到零。 

发明内容

本发明的目的在于提供用于对感兴趣区域成像的成像系统、成像方法和计算机程序，其中，降低了孔径加权的计算成本和所需的硬件资源的量。本发明的另一个目的在于提供用于生成感兴趣区域的图像的对应图像生成 装置、图像生成方法和计算机程序。 

就本发明的第一方面而言，提供了一种用于对感兴趣区域成像的成像系统，包括： 

-用于生成从不同方向照射感兴趣区域的锥形射束的照明单元， 

-用于由穿越了所述感兴趣区域之后的所述锥形射束生成检测值的检测单元， 

-用于将来自不同方向的检测值划分成组的分组单元，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值， 

-α确定单元，其用于采用对应于所述至少一个α检测值的所述孔径内的至少一条射线的至少一个位置为一组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，所述α确定单元适于根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值： 

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值， 

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置， 

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值， 

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值， 

-β确定单元，其用于采用一组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值大致确定至少一个β孔径加权值， 

-孔径加权单元，其用于采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对所述检测值进行孔径加权， 

-重建单元，其用于通过对所述经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。 

词语“α”和“β”只用来区分不同的检测值、确定单元和孔径加权值。 

所述检测值是取决于穿越了感兴趣区域之后的锥形射束的辐射的值。 

本发明基于将检测值划分成至少一个α检测值和至少一个β检测值的 组的思想，其中，(例如)利用已知的孔径加权过程采用孔径内的射线的至少一个位置为所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，并且其中，采用所述至少一个α孔径加权值为所述至少一个β检测值大致确定至少一个β孔径加权值，即无需通过确定孔径内的对应于所述至少一个β检测值的射线的位置来确定所述至少一个β孔径加权值。其降低了确定所述至少一个β孔径加权值所需的计算成本，因此降低了用于确定孔径加权值的总体计算成本。此外，其降低了孔径加权所需的硬件资源。 

优选地，所述分组单元适于使每一组包括至少两个α检测值和至少两个β检测值。在这种情况下，通过α确定单元采用对应于所述至少两个α检测值的所述孔径内的射线的位置为组内的每一α检测值确定α孔径加权值。之后，通过β确定单元采用所确定的这些α孔径加权值为β检测值大致确定β孔径加权值。 

优选地，所述成像系统包括用于确定冗余检测值的冗余检测值确定单元，其中，所述分组单元适于对所述检测值分组，从而使所确定的冗余检测值分布在几个组内。如果在孔径加权过程中必须考虑冗余检测值，那么所述孔径加权过程将尤其耗时，即，需要格外高的计算成本。通过对检测值分组从而使所确定的冗余检测值分布在几个组上，有效地降低了这一计算成本。 

通过α确定单元执行的这些步骤得到了α孔径加权值，如果根据本发明对所述α孔径加权值加以利用，将得到高质量的重建图像，同时与已知的孔径加权过程相比还将显著降低孔径加权的总体计算成本。 

进一步优选地，所述α确定单元适于采用孔径加权函数分配孔径加权值，其中，将所述孔径加权函数定义为，向处于所述孔径的中央的α检测值和冗余值分配较大的孔径加权值，并向相对于所述孔径处于最外侧的α检测值和冗余值分配较小的孔径加权值。由于处于孔径中央的射线，即，对应于处于孔径中央的射线的α检测值和冗余值比最外侧的射线，即，对应于相对于所述孔径处于最外侧的这些射线的α检测值和冗余值具有更小的锥角，因而认为由处于孔径中央的α检测值和冗余值生成的伪影(artifacts)少于相对于孔径处于最外侧的α检测值和冗余值的伪影。因此，所提出的孔径加权函数改进了孔径加权，并进而提高了最终的重建图像的 质量。 

进一步优选地，为相对于所述孔径处于最外侧的α检测值和冗余值分配零。进一步优选地，为处于孔径中央的α检测值和冗余值分配最大孔径加权值。 

在实施例中，所述分组单元适于使得每一组包括至少两个α检测值，并且其中，所述β确定单元适于采用组内的α孔径加权值通过内插确定所述组内的至少一个β孔径加权值。通过内插确定β孔径加权值允许进一步降低确定β孔径值的计算成本，并由此降低整个孔径加权的计算成本。 

进一步优选地，所述成像系统包括用于确定冗余检测值的冗余检测值确定单元，其中，所述β确定单元适于通过内插确定组内的β孔径加权值，从而使对应的冗余检测值的β孔径加权值得到归一化。根据这一实施例，对β孔径加权值的进一步归一化不是必需的，这样将进一步降低孔径加权过程的计算成本。 

进一步优选地，所述分组单元适于使每一组包括至少两个α检测值，其中，所述成像系统适于使每一组内的所述至少两个α检测值包括相对于不同方向的第一个和最后一个检测值。由于这两个α检测值覆盖了相应的组的不同方向的整个范围，因而利用对应的α孔径值确定β孔径值将得到β孔径值，这能够进一步提高最终的重建图像质量。 

在实施例中，所述成像系统还包括用于检测感兴趣区域内的运动的运动检测单元，其中，相对于所检测到的运动对所述检测值加权。其允许在重建过程中考虑感兴趣区域内的运动。如果在感兴趣区域内存在运动元素，例如，如果在感兴趣区域内存在人的心脏或者人的心脏的一部分，那么其将进一步提高最终的重建图像质量。 

就本发明的另一方面而言，提供了一种用于由检测值生成感兴趣区域的图像的图像生成装置，所述检测值是由穿越所述感兴趣区域后的锥形射束生成的，所述锥形射束是由照明单元生成的，其用于从不同方向照射所述感兴趣区域，其中，所述图像生成单元包括： 

-用于将来自不同方向的检测值划分成组的分组单元，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值， 

-α确定单元，其用于采用对应于所述至少一个α检测值的所述孔径 内的至少一条射线的至少一个位置为一组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，所述α确定单元适于根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值： 

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值， 

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置， 

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值， 

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值， 

-β确定单元，其用于采用一组内的所述至少一个α孔径加权值大致为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值， 

-孔径加权单元，其用于采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对所述检测值孔径加权， 

-重建单元，其用于通过对所述经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。 

就本发明的另一方面而言，提供了一种用于对感兴趣区域成像的成像方法，其中，所述成像方法包括下述步骤： 

-通过照明单元生成用于从不同方向照射感兴趣区域的锥形射束， 

-通过检测单元由穿越了所述感兴趣区域之后的所述锥形射束生成检测值， 

-通过分组单元将来自不同方向的检测值划分成组，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值， 

-通过α确定单元采用对应于所述至少一个α检测值的所述孔径内的至少一条射线的至少一个位置为一组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值： 

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值， 

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的 位置， 

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值， 

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值， 

-通过β确定单元采用一组内的所述至少一个字母α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值大致确定至少一个β孔径加权值， 

-通过孔径加权单元采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对所述经过分组的检测值孔径加权， 

-采用重建单元通过对所述经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。 

就本发明的另一方面而言，提供了一种用于由检测值生成感兴趣区域的图像的图像生成方法，所述检测值是由穿越所述感兴趣区域后的锥形射束生成的，所述锥形射束是由照明单元生成的，其用于从不同方向照射所述感兴趣区域，其中，所述图像生成方法包括下述步骤： 

-将来自不同方向的检测值划分成组，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值， 

-采用对应于所述至少一个α检测值的所述孔径内的至少一条射线的至少一个位置为一组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值： 

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值， 

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置， 

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值， 

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值， 

-采用一组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值大致确定至少一个β孔径加权值， 

-对经过分组的检测值孔径加权，其中，所述孔径加权单元适于采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对所述检测值加权， 

-通过对经过加权的检测值反向投影重建所述感兴趣区域。 

就本发明的另一方面而言，提供了一种用于对感兴趣区域成像的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在用于控制根据权利要求1所述的成像系统的计算机上运行时，所述程序代码模块将使所述成像系统执行根据权利要求9所述的方法的步骤。 

就本发明的另一方面而言，提供了一种用于生成感兴趣区域的图像的计算机程序，其中，所述计算机程序包括程序代码模块，当所述计算机程序在用于控制根据权利要求8所述的图像生成装置的计算机上运行时，所述程序代码模块将使所述计算机执行根据权利要求10所述的方法的步骤。 

在从属权利要求中定义了本发明的优选实施例。应当理解，根据权利要求1所述的成像系统、根据权利要求8所述的图像生成装置、根据权利要求9所述的成像方法、根据权利要求10所述的图像生成方法、根据权利要求11所述的计算机程序以及根据权利要求12所述的计算机程序具有与从属权利要求中定义的类似和/或等同的优选实施例。 

应当理解，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应的独立权利要求的组合。 

附图说明

参考下文描述的实施例，本发明的这些和其他方面将变得明了且得到阐述。在下述附图中 

图1示意性地示出了根据本发明的用于对感兴趣区域成像的成像系统的实施例； 

图2示意性地示出了根据本发明的图像生成装置的实施例； 

图3示意性地示出了用于说明根据本发明的用于对感兴趣区域成像的方法的实施例的流程图； 

图4示意性地示出了针对感兴趣区域的体素、投影角度和组的照明间隔；以及 

图5示意性地示出了在其上示出了检测值的位置的二维检测器和孔径加权函数。 

具体实施方式

图1示出了一种成像系统，在这一实施例中，该成像系统是CT系统。所述CT系统包括能够围绕旋转轴R旋转的扫描架1，所述旋转轴R平行于z方向延伸。将在这一实施例中为X射线管2的照明单元2安装到扫描架1上。所述X射线管设有准直装置3，其将由所述X射线管2生成的辐射形成锥形辐射束4(锥形射束)。所述辐射穿越处于圆柱形检查带5内的感兴趣区域内的诸如患者的对象(未示出)。在穿越检查带5之后，使X射线束4入射到作为安装在扫描架1上的作为二维检测器的X射线检测单元6上。 

优选通过电动机7以恒定的但是可调整的角速度驱动扫描架1。提供了另一电动机8，其用于使诸如患者的对象发生位移，所述对象被安置在平行于旋转轴R的方向或z轴的检查带5内的患者台上。通过控制单元9控制这些电动机7、8，从而(例如)使照明单元2和检查带5相对于彼此沿螺旋迹线移动。但是，也可能不使对象或检查带5移动，而只旋转X射线管2，即，照明单元2和检查带5相对于彼此沿圆形迹线移动。 

电动机7、8、扫描架1和优选的患者台形成了移动单元，其允许照明单元2从不同方向照射感兴趣区域。 

将检测单元6获取的作为检测值的数据提供给图像生成装置10，以生成所述感兴趣区域的图像。最终，能够将重建图像提供给用于显示图像的显示器11。而且，优选通过控制单元9控制所述图像生成装置10。或者，或此外，所述图像生成装置10能够包括仅用于控制图像生成装置10的控制单元。 

图2示意性地示出了图像生成装置10，其包括分组单元12、α确定单元13、β确定单元15、孔径加权单元16和重建单元17。 

分组单元12适于将来自不同方向的检测值划分成组，即，优选将来自不同投影的检测值划分成组，其中，每一组包括至少两个检测值和β检测值。因此，每一组优选包括至少两个来自不同投影的α检测值和来自不同投影的β检测值，从而使一组内的每一值对应于不同的投影。 

在另一实施例中，所述分组单元可以适于使一个组包括一个α检测值和至少另一个β检测值。在这种情况下，为所述组的α检测值确定α孔径加权值，并且所述β确定单元可以适于使所述的至少一个β孔径加权值等 于相应的组的α孔径加权值。 

α确定单元13适于采用对应于至少两个α检测值的孔径内的射线的位置为一组内的所述至少两个α检测值确定α孔径加权值。例如，可以按照US 2004/0076265A1中的说明执行所述α孔径加权值的确定，在此将该文献引入以供参考。在下文中将进一步说明α孔径加权值的优选确定方式。 

β确定单元15适于采用一组内的α孔径加权值为该组内的β检测值大致确定β孔径加权值。优选通过内插执行这一大致的确定。在下文中将对这一内插做出更为详细的说明。 

孔径加权单元16适于采用所确定的α和β加权值对检测值孔径加权。优选通过分别使检测值与对应的α或β孔径加权值相乘来执行这一孔径加权。重建单元17适于通过对经过加权的检测值进行反向投影而重建感兴趣区域。 

在这一实施例中，所述成像系统还包括用于确定感兴趣区域内的运动的单元14。如果所述感兴趣区域包括运动元素，那么单元14将生成对应于所述运动元素在所述感兴趣区域内的运动的运动值。例如，单元14是连接至存在于感兴趣区域内的患者的心电图仪，其中，具体而言，是患者的心脏或心脏的一部分存在于所述感兴趣区域内。将单元14生成的运动值传送至图像生成装置10，图像生成装置10能够对所述运动值加以利用，以提高重建图像的质量。在下文中将对此予以更为详细的说明。 

也优选通过控制单元9控制用于确定所述感兴趣区域内的运动的单元14。能够直接或者通过控制单元9将所述运动值传送至所述图像生成装置10。 

现在，将参考图3所示的流程图更为详细地说明根据本发明的用于对感兴趣区域成像的方法的实施例。 

在步骤101中对成像系统初始化之后，在步骤102中获取检测值。为了获取检测值，X射线管2围绕所述感兴趣区域旋转，但是不移动所述感兴趣区域或对象，即，使X射线管2围绕感兴趣区域沿圆形迹线行进。或者，在另一实施例中，使X射线管2围绕所述感兴趣区域旋转，并使所述感兴趣区域或对象平行于z方向移动，即，X射线管2沿螺旋迹线行进。例如，可以通过移动诸如患者的对象所处的患者台来移动所述感兴趣区域 或对象。 

由于所述X射线管2围绕感兴趣区域旋转，因而从不同方向获取了检测值。 

优选地，在步骤102中，还通过用于确定感兴趣区域内的运动的单元14获取运动值。例如，所述运动值是将从单元14传送至图像生成装置10的心电图的值。所述检测值也被传送至图像生成装置10。 

在步骤103中，分组单元12的冗余检测值确定单元18确定冗余检测值。所述冗余检测值确定单元18也可以是所述图像生成装置10或所述成像系统内的一个独立的单元，即，所述冗余检测值确定单元未必是所述分组单元的一部分。为必须重建的感兴趣区域的每一体素确定所述冗余检测值。在下文中将参考图4对此做出更为详细的说明。 

图4示意性地示出了针对感兴趣区域的体素的取决于投影角度φ的照明间隔19。所述投影角度φ是指从相应的体素来看的对应于检测值的射线的角度。在图4中，示出了四个投影角度φ、φ+π、φ+2π和φ+3π。对应于这些投影角度的射线从等同的或相反的方向照射相应的体素，即，对应的检测值具有冗余性。 

此外，在步骤103中，分组单元12将所述检测值划分成组，从而使所确定的冗余检测值分布在几个组内。这意味着，在这一实施例中，每一组由彼此不冗余的检测值构成。例如，参考图4，对于某一体素而言，将对应于投影角φ的检测值放到第一组g¹内，将对应于投影角φ+π的检测值放到第二组g²内，将对应于投影角φ+2π的检测值放到第三组g³内，将对应于投影角φ+3π的检测值放到第四组g⁴内。 

本发明不限于使每一组具有角覆盖π。每一组也可以覆盖其他角范围。 

反向投影是一项在计算上要求很高的任务。因此，通常将硬件加速用于这一任务。在这样的专用硬件中，有可能并行执行对几个投影的反向投影。这一并行处理隐含着优选将投影数据以N个投影划分成组，其中，N是所述硬件能够并行处理的投影的数量。因而，优选以这样的方式生成组，即，能够并行利用每组，即，能够对每一组的检测值并行反向投影。 

在这一实施例中，将一组内相对于不同方向，即，相对于相应体素的不同投影角度作为第一个和最后一个检测值的检测值定义为α检测值。将 相对于体素的不同投影角度处于这些α检测值之间的其他检测值定义为β检测值。 

作为优选但未必必需的方案，可以通过分组使得，只要处于某一角度上的某一投影是一组内的α检测值时，那么所有的冗余投影(处于角度φ+kφ，k是任何整数)都应当是其所在的组内的α检测值。 

图4示范性地示出了四个不同的组g¹、g²、g³、g⁴。这些组g¹、g²、g³、g⁴中的每者分别由检测值f₀ ¹，f₁ ¹，...f_M ¹；f₀ ²，f₁ ²，...f_M ²；f₀ ³，f₁ ³，...f_M ³；f₀ ⁴，f₁ ⁴，...f_M ⁴构成。每一组仅包括非冗余检测值。分别由f₀ ¹，f_M ¹；f₀ ²，f_M ²；f₀ ³，f_M ³；f₀ ⁴，f_M ⁴指定每一组内的α检测值。这些α检测值之间的检测值f₁ ¹，...f_M-1 ¹；f₁ ²，...f_M-1 ²；f₁ ³，...f_M-1 ³；f₁ ⁴，...f_M-1 ⁴分别为β检测值。 

分组单元12针对感兴趣区域内的每一体素定义检测值的组，所述组包括至少两个α检测值和β检测值。 

在步骤104中，α确定单元13为每一组内的α检测值f₀ ¹，f_M ¹；f₀ ²，f_M ²；f₀ ³，f_M ³；f₀ ⁴，f_M ⁴确定α孔径加权值，其中，利用了孔径内的对应于所述的α检测值f₀ ¹，f_M ¹；f₀ ²，f_M ²；f₀ ³，f_M ³；f₀ ⁴，f_M ⁴的射线位置。为了确定α检测值的α孔径加权值，可以考虑相对于所述α检测值冗余的检测值。例如，为了确定α检测值f₀ ¹的孔径加权值，考虑检测值f₀ ²，f₀ ³，f₀ ⁴，因为对应于这些检测值的投影角的差是π的倍数，即，这些检测值f₀ ¹， f₀ ²，f₀ ³， f₀ ⁴是相互冗余的。 

在下文中将参考图5说明α检测值的确定。 

图5示意性地示出了在其上针对感兴趣区域内的相应体素指出了检测值f₀ ¹，f₀ ²，f₀ ³，f₀ ⁴的位置的二维检测器6。可以采用具有平行于所述z轴或者所述旋转轴的v轴和垂直于所述v轴的u轴的坐标系定义探测器6上的位置。 

检测值f₀ ¹，f₀ ²，f₀ ³，f₀ ⁴相互冗余。因此，如果必须为这些α检测值中的一个确定α孔径加权值，那么可以将这些检测值中的其他检测值看作是冗余值。可以将对应于这些冗余值或者相应的α检测值的射线看作是冗余射线。采用这些冗余射线的位置确定相应的α检测值和冗余值在检测器6上的位置。将所述α检测值f₀ ¹，f₀ ²，f₀ ³，f₀ ⁴相对于v轴的位置，即，所述α检测值的v位置映射到孔径加权函数20内，以确定非归一化的α孔径加权值 

孔径加权函数取决于α检测值在检测器6上相对于v轴的位置，即，取决于沿v轴方向的孔径内的对应射线的角取向。将这一孔径加 权函数20定义为，向处于孔径的中央的α检测值和冗余值分配的孔径加权值大于向相对于所述孔径，即，相对于所述v轴处于最外侧位置的α检测值和冗余值分配的孔径加权值。 

在确定了非归一化α孔径加权值 之后，采用下述等式使所述非归一化孔径加权值 

归一化： 

$w_0^j=\frac{{\tilde{w}}_0^j}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\tilde{w}}_0^j}---\left(1\right)$

在这一等式中，w₀ ^j是α检测值f₀ ^j的归一化α孔径加权值，其中，在这一实施例中，j可以具有从1到4的值。这些α孔径加权值w₀ ^j将被用于孔径加权。按照与α检测值f₀ ¹，f₀ ²，f₀ ³，f₀ ⁴相同的方式确定α检测值f_M ¹，f_M ²，f_M ³，f_M ⁴的α孔径加权值。因此，对于α检测值f_M ¹，f_M ²，f_M ³，f_M ⁴而言，也要确定检测器6上的相对于v轴的位置，并将这些位置映射到孔径加权函数，并采用下述等式使所得到的非归一化的α孔径加权值 

归一化： 

$w_M^j=\frac{{\tilde{w}}_M^j}{\underset{j}{\mathrm{\Σ}}{\tilde{w}}_M^j}---\left(2\right)$

其中，w_M ^j是指α检测值f_M ¹，f_M ²，f_M ³，f_M ⁴的将被用于孔径加权的α孔径加权值。 

在步骤105中，β确定单元15针对每一组利用相应组的α孔径加权值为相应组的β检测值大致确定β孔径加权值。优选利用所确定的相应组的α孔径加权值通过内插执行这一大致的确定。对于g^j组而言，根据下述等式确定β孔径加权值w_i ^j，其中i＝1，...，M-1： 

$w_i^j=w_0^j+\frac{i}{M}(w_M^j-w_0^j)---\left(3\right)$

可以以低计算成本执行这一内插，并对所得到的β孔径加权值w_i ^j归一化，即，通过执行所述内插，使得所述β孔径加权值w_i ^j得到归一化。 

在步骤106，采用所确定的α和β加权值通过孔径加权单元16对每一组的检测值实施孔径加权，即，在这一实施例中，使所述检测值分别与对 应的α和β加权值相乘。 

为了考虑指示感兴趣区域内的运动的运动值，还可以相对于运动值对所述检测值加权，其中，所述运动值是和与其对应的检测值同时获取的。优选通过使所述检测值与取决于所述运动值的运动加权值相乘执行这一加权。例如，如果人的心脏位于感兴趣区域内，那么可以通过下述过程确定所述运动加权值：心电图数据提供有关心动周期内的特征点，即，所谓的R峰的信息，其中，所述特征点与心室收缩的开始相关。典型地，心脏病专家或放射科医师选择心动周期内的应当生成图像的预期相点。最佳位置取决于患者的心率。将这一预期的相点作为输入，从所获取的大量数据中回顾性地选择这一任务所需的数据。例如，在Manzke等，Medical Physics 30(12)，pp 3072-3080(2003)中对此予以了公开，在此将该文献引入以供参考。这一数据子集既含有恰好在所述预期的相点上得到的投影，即，检测值，也含有在其他的相点上得到的投影。为了反映每一投影的获取时间与预期时间的时间距的这种变化，采用了运动加权，其为在接近预期的心脏相位的时间上得到的检测值提供高权重，为在与预期的心脏相位相差更大的时间距的时间上得到的检测值提供更小的权重。 

在步骤107中，重建单元通过对经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。可以采用任何适当的反向投影算法执行这一反向投影。例如，可以将Koken和Grass，Phys.Med.Biol.51，pp 3433-3448(2006)中描述的经过滤波的反向投影方法用于步骤107中的感兴趣区域的重建。 

尽管已经在附图和上述说明中详细示出和描述了本发明，但是应当将这样的图示和说明看作是示范性或示例性的，而不是限定性的。本发明不限于所公开的实施例。 

通过研究附图、说明书和权利要求，本领域技术人员能够在实践所要求保护的本发明的过程当中理解并实施针对所公开的实施例的其他变型。 

在上述实施例中，在获取步骤102之后紧接着执行分组步骤103。但是，也可以在步骤104和105之间执行所述分组步骤103。优选在确定β孔径加权值的步骤105之前执行所述分组步骤。 

在权利要求中，“包括”一次不排除其他元件或步骤，单数冠词不排除复数。可以通过单个单元或几个单元实现权利要求中陈述的几个项目的功 能。在互不相同的从属权利要求中陈述的某些措施不表示不能有利地采用这些措施的组合。 

可以通过运行于适当的计算机系统上的程序代码模块或者通过专用硬件实现所述图像生成装置的不同单元。可以通过一个或几个适当编程的处理器，或者通过一个或几个适当配置的硬件部件实现上述单元中的一些或全部。 

根据本发明，优选将旨在用来重建感兴趣区域的所有检测值划分成几个组，其中，每一组包括至少两个α检测值和β检测值，并且其中，针对这些组中的每者执行α孔径加权值和β孔径加权值的确定。之后，采用所确定的α孔径加权值和β孔径加权值对旨在用于重建的每一检测值进行孔径加权，并采用经过孔径加权的检测值重建感兴趣区域。 

可以将计算机程序存储/分布在适当的介质当中，例如，所述介质可以是光存储介质或者与其他硬件一起提供的或者作为其他硬件的部分的固体介质，但是，也可以使所述计算机程序通过其他形式发行，例如，通过Internet或者其他有线或无线电信系统。 

权利要求中的附图标记不应被视为具有限制范围的作用。 

Claims (12)

1.一种用于对感兴趣区域成像的成像系统，包括：

-用于生成从不同方向照射所述感兴趣区域的锥形射束(4)的照明单元(2)，

-用于由穿越了所述感兴趣区域之后的所述锥形射束(4)生成检测值的检测单元(6)，

-用于将来自不同方向的检测值划分成组的分组单元(12)，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-α确定单元(13)，其用于采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，所述α确定单元(13)适于根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值：

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值，

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置，

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值，

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-β确定单元(15)，其用于采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值，

-孔径加权单元(16)，其用于采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权，

-重建单元(17)，其用于通过对经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。

2.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述成像系统包括用于确定冗余检测值的冗余检测值确定单元(18)，并且其中，所述分组单元(12)适于对所述检测值分组，从而使所确定的冗余检测值分布在几个组内。 

3.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述α确定单元(13)适于采用孔径加权函数分配孔径加权值，其中，将所述孔径加权函数定义为，与相对于所述孔径处于最外侧的α检测值和冗余值相比，为处于所述孔径的中央的α检测值和冗余值分配较大的孔径加权值。

4.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述分组单元(12)适于使得每一组包括至少两个α检测值，并且其中，所述β确定单元适于采用组内的所述α孔径加权值通过内插确定所述组内的所述至少一个β孔径加权值。

5.根据权利要求4所述的成像系统，其中，所述成像系统包括用于确定冗余检测值的冗余检测值确定单元(18)，并且其中，所述β确定单元适于通过内插确定组内的所述β孔径加权值中的至少之一，从而使对于对应的冗余检测值的所述至少一个β孔径加权值得到归一化。

6.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述分组单元(12)适于使每一组包括至少两个α检测值，并且其中，所述成像系统适于使每一组内的所述至少两个α检测值包括相对于所述不同方向的第一个和最后一个检测值。

7.根据权利要求1所述的成像系统，其中，所述成像系统还包括用于检测运动元素在所述感兴趣区域内的运动的运动检测单元，并且其中，所述孔径加权单元(16)适于相对于所检测到的运动对所述经过分组的检测值进行孔径加权。

8.一种用于由检测值生成感兴趣区域的图像的图像生成装置，所述检测值是由穿越所述感兴趣区域后的锥形射束生成的，所述锥形射束是由照明单元生成的，其用于从不同方向照射所述感兴趣区域，其中，所述图像生成装置包括：

-用于将来自不同方向的检测值划分成组的分组单元(12)，其中，每 一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-α确定单元(13)，其用于采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，所述α确定单元(13)适于根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值：

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值，

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置，

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值，

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-β确定单元(15)，其用于采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值，

-孔径加权单元(16)，其用于采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权，

-重建单元(17)，其用于通过对经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。

9.一种用于对感兴趣区域成像的成像方法，其包括下述步骤：

-通过照明单元(2)生成用于从不同方向照射所述感兴趣区域的锥形射束(4)，

-通过检测单元(6)由穿越了所述感兴趣区域后的所述锥形射束生成检测值，

-通过分组单元(12)将来自不同方向的检测值划分成组，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-通过α确定单元(13)采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置由α确定单元为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值： 

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值，

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置，

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值，

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-通过β确定单元(15)采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值，

-通过孔径加权单元(16)采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权，

-采用重建单元(17)通过对经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域。

10.一种用于由检测值生成感兴趣区域的图像的图像生成方法，所述检测值是由穿越所述感兴趣区域后的锥形射束(4)生成的，所述锥形射束是由照明单元(2)生成的，其用于从不同方向照射所述感兴趣区域，其中，所述图像生成方法包括下述步骤：

-将来自不同方向的检测值划分成组，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值，其中，根据下述步骤为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值：

-确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值，

-确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置，

-相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值，

-使所分配的孔径加权值归一化，为所述至少一个α检测值分配的 经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值，

-采用所确定的至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权，

-通过对经过加权的检测值反向投影重建所述感兴趣区域。

11.一种用于对感兴趣区域成像的成像装置，其包括：

-用于通过照明单元(2)生成用于从不同方向照射所述感兴趣区域的锥形射束(4)的模块，

-用于通过检测单元(6)由穿越了所述感兴趣区域后的所述锥形射束生成检测值的模块，

-用于通过分组单元(12)将来自不同方向的检测值划分成组的模块，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-用于通过α确定单元(13)采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置由α确定单元为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值的模块，其中，通过使用下述模块为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值：

-用于确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值的模块，

-用于确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置的模块，

-用于相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值的模块，

-用于使所分配的孔径加权值归一化的模块，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-用于通过β确定单元(15)采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值的模块，

-用于通过孔径加权单元(16)采用所确定的所述至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权的模块， 

-用于采用重建单元(17)通过对经过加权的检测值反向投影而重建所述感兴趣区域的模块。

12.一种用于由检测值生成感兴趣区域的图像的图像生成装置，所述检测值是由穿越所述感兴趣区域后的锥形射束(4)生成的，所述锥形射束是由照明单元(2)生成的，其用于从不同方向照射所述感兴趣区域，其中，所述图像生成装置包括：

-用于将来自不同方向的检测值划分成组的模块，其中，每一组包括至少一个α检测值和至少一个β检测值，

-用于采用对应于所述至少一个α检测值的孔径内的至少一条射线的至少一个位置为组内的所述至少一个α检测值确定至少一个α孔径加权值的模块，其中，通过使用下述模块为所述至少一个α检测值确定所述至少一个α孔径加权值：

-用于确定对于所述至少一个α检测值冗余的冗余值的模块，

-用于确定对应于所述至少一个α检测值和所述冗余值的冗余射线的位置的模块，

-用于相对于所确定的所述冗余射线的位置为所述至少一个α检测值和所述冗余值中的每者分配孔径加权值的模块，

-用于使所分配的孔径加权值归一化的模块，为所述至少一个α检测值分配的经归一化的孔径加权值是所述至少一个α检测值的至少一个α孔径加权值，

-用于采用组内的所述至少一个α孔径加权值为所述组内的所述至少一个β检测值确定至少一个β孔径加权值的模块，

-用于采用所确定的至少一个α孔径加权值和至少一个β孔径加权值对经过分组的检测值进行孔径加权的模块，

-用于通过对经过加权的检测值反向投影重建所述感兴趣区域的模块。 

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