CN106056541A - 在多谱ct成像中的适应于结构的噪声抑制 - Google Patents

Abstract

本发明描述了在多谱CT成像中的适应于结构的噪声抑制，尤其描述了一种用于在CT成像时重建图像数据的方法(100，200)。在该方法(100，200)中采集投影测量数据(PMD)的多个独立的数据组(P_n)。然后基于所采集的数据组(P_n)确定组合的数据组(P₀)。基于组合的数据组(P₀)附加地确定形态学信息。此外，基于所采集的独立的数据组(P_n)确定目标数据组(P_T)。最后，基于目标数据组(P_T)和所确定的形态学信息(I_M)重建目标图像数据组(I_T)。此外描述了一种图像数据确定装置(30)。此外描述了一种计算机断层成像系统(1)。

Description

在多谱CT成像中的适应于结构的噪声抑制

技术领域

本发明涉及一种用于在CT成像中重建图像数据的方法。本发明还涉及一种图像数据确定装置。此外，本发明还涉及一种计算机断层成像系统。

背景技术

借助现代成像方法通常产生二维或三维的图像数据，其能够被用于显示成像的检查对象并且此外也被用于其它应用。

成像方法通常基于对X射线辐射的采集，其中产生所谓的投影测量数据。例如可以借助计算机断层成像系统(CT系统)来采集投影测量数据。在CT系统中在机架上布置的由X射线源和相对布置的X射线探测器组成的组合通常围绕测量空间旋转，检查对象(下面不失一般性地被称为患者)处于该测量空间中。旋转中心(也称为“对称中心”)在此与所谓的系统轴z重合。在一个或多个旋转中以X射线源的X射线辐射透射患者，其中借助相对布置的X射线探测器采集投影测量数据或X射线投影数据。

所产生的投影测量数据，简称为投影数据，尤其关联于X射线探测器的结构形式。X射线探测器通常具有多个探测单元，其大多以有规律的像素阵列的形式布置。探测单元分别对于击中探测单元的X射线辐射产生探测信号，在特定时间点关于X射线辐射的强度和频谱分布对其进行分析，以便获得关于检查对象的结论以及产生投影测量数据。

在CT系统的一系列应用中，由涉及相同对象的单独的测量采集多个数据组或投影数据组。不同的数据组例如可以涉及在不同时间点的相同对象。不同的数据组也可以包括具有不同拍摄参数(例如不同的频谱分量)的对象的图像拍摄。例如在应用具有多个能量门限的拍摄，所谓的多能量扫描的情况下拍摄这样的数据组。在多能量扫描的情况下采集具有一个或多个能量门限的量子计数探测器的数据，其中不同的数据组对应于各个由能量门限分开的能量范围。

在提到的量子计数的或光子计数的X射线探测器的情况下，关于X射线辐射的强度和频谱分布以计数率的形式分析用于X射线辐射的探测信号。提供计数率作为所谓的探测器通道的输出数据，其分别对应于探测单元。在具有多个能量门限的量子计数的或光子计数的探测器的情况下，每个探测器基于探测单元的各个探测信号通常对于每个投影产生一组计数率。借助该组计数率可以产生针对多个不同的、特别是同时检查的能量门限值的数据组。

各个不同的数据组比当其按照总和可用时具有较差的量子统计性，也就是提高的统计的噪声。这尤其是在如下情况下成立，即在两个能量门限的情况下这些能量门限紧密地围绕材料的K边缘的能量值布置时，这被用于对该材料选择性地成像。当替代频谱分离的单个图像应当重建基本材料图像时出现类似的问题。

总之问题在于，单个数据组的统计质量明显比总数据组的质量差，这导致具有基于噪声效果的伪影的单个图像。

改善单个图像的图像质量的一种可能性在于，在重建图像数据时共同使用所有数据组，但是在其基础上重建频谱图像或基本材料图像，其中通过系统矩阵，也就是通过对选择性的频谱分量或材料分量的测量过程建模来定义目标点。这样的方案例如在W.Huh和JA.Fessler的“Iterative imagereconstruction for dual-energy x-ray CT using regularized material sinogramestimates”,IEEE(2011),1512-1515中描述。在此试图以一般性的方式，也就是通过输入数据的统计的加权来使用统计。针对待成像的结构的精确再现，这样的方案不是有效的，因为由此伴随着强烈的平滑，也就是空间分辨率的减小。也就是，在重建单个图像时损失了形态学信息。此外，这样的方法基于系统矩阵及其迭代应用的复杂性需要极高的计算开销。

在另一种通常的方法中，将具有良好统计的数据组以位置频率选择性的方式(ortsfrequenzselektiv)用作先验信息(A-Priori-信息)，并且由此优化频谱分量或材料分量。基于该方案的重建方法虽然比在前述方案中的方法明显更快速，但是同样具有缺陷，即在重建单个图像时缺少对形态学信息的获得。形态学信息在此例如仅在低的位置频率，也就是较大的对象结构的情况下获得并且在高的位置频率的情况下丢失。在两种通常的方案中在重建步骤中在不考虑结构信息的条件下进行滤波。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题是，在成像时基于同一对象的独立的投影数据组能够实现具有良好的噪声抑制的成像以及待成像的结构的改善的再现。

上述技术问题通过按照本发明的方法、通过按照本发明的用于确定的图像数据确定装置和通过按照本发明的计算机断层成像系统来解决。

在按照本发明的用于在CT成像时重建图像数据的方法中首先采集投影测量数据的多个独立的数据组。然后基于所采集的数据组确定组合的数据组。该组合的数据组包括由所采集的数据组组成的组合。组合例如可以是所采集的数据组的和。在此优选地，由所采集的数据组组成的组合被选择为，使得其相对于单个的采集的数据组降低噪声。相对于单个的数据组，所有采集的数据组的简单的和就已经明显地降低噪声。替换地，也可以使用加权的和，以用于进一步降低噪声。

此外，在该方法中基于组合的数据组确定形态学信息。形态学信息应当被理解为关于待成像的对象的结构的信息。

该形态学信息包含在单个的采集的数据组中以及在由所采集的数据组组成的组合中。但是因为组合的数据组具有更好的统计的质量，可以根据组合的数据组更可靠且更精确地确定结构。附加地，也基于所采集的独立的数据组确定一个或多个目标数据组。单个的目标数据组例如可以具有投影测量数据的单个的采集的数据组中的一个，但其也可以包含来自于所采集的数据组的基本材料分解，或其可以是单个的数据组的更复杂处理的结果。(例如虚拟的本来图像)。这样的基本材料分解例如在JF Williamson等人的“Ontwo-parameter model of photon cross sections:Application to dual-energy CTimag-ing”,Med.Phys.33(2006),4115-4129中描述。也就是，目标数据组包括作为单个图像或待重建的目标图像的基础的投影测量数据。其具有，如已经解释的那样，比已经描述的组合的数据组更强的噪声。

为了在目标图像的改善的统计质量的同时实现改善的结构忠实度，通过基于各自的目标数据组的重建以及附加地在考虑所确定的形态学信息的条件下确定目标图像。通过在重建时考虑组合的数据组的结构化的信息，实现重建的图像的改善的结构忠实度。术语重建在CT成像时已知的意义上应当被理解为从投影测量数据中重建图像数据，其中例如在重建的范围内可以进行滤波反投影。

按照本发明的用于在CT成像时重建图像数据的图像数据确定装置具有输入接口，用于采集投影测量数据的多个独立的数据组。此外，按照本发明的图像数据确定装置包括数据组确定单元，用于基于所采集的数据组确定组合的数据组。此外，按照本发明的图像数据确定装置的部件是结构信息确定单元，用于基于组合的数据组确定形态学信息。此外，按照本发明的图像数据确定装置还具有滤波器确定单元，用于基于形态学信息确定局部自适应滤波器。按照本发明的图像数据确定装置还包括目标数据组确定单元，用于基于所采集的数据组确定目标数据组，和重建单元，用于在使用局部自适应滤波器的条件下基于目标数据组重建目标图像数据组。重建单元在此原则上具有CT系统的通常的重建单元的功能。但是此外其具有附加的功能，即，其在重建时一起考虑由滤波器确定单元所确定的局部自适应滤波器。替换地，局部自适应滤波器也可以在实际的重建之后被应用于目标图像数据组。

按照本发明的计算机断层成像系统具有按照本发明的图像数据确定装置。

按照本发明的图像数据确定装置的主要组件大部分可以以软件组件的形式构造。这尤其涉及数据组确定单元、结构信息确定单元、滤波器确定单元、目标数据组确定单元和重建单元。但是原则上，该组件也可以部分地，特别是当涉及的是特别快的计算时，以软件支持的硬件的形式(例如FPGA等)实现。同样，所需的接口，例如当仅涉及从另外的软件组件接收数据时，可以被构造为软件接口。但是其也可以被构造为按照硬件构造的接口，其通过合适的软件来控制。

特别地，按照本发明的图像数据确定装置可以是CT系统的用户终端或控制装置的部件。

尽可能按照软件的实现具有如下优点，即，迄今已经使用的控制装置可以以简单的方式通过软件更新来改型，以便以按照本发明的方式工作。就此而言，上述技术问题也通过具有计算机程序的相应的计算机程序产品来解决，其可以直接加载到计算机断层成像系统的控制装置的存储装置中，具有程序片断，用于当在控制装置中运行程序时执行按照本发明的方法的所有步骤。这样的计算机程序产品可以除了计算机程序之外包括可能的附加的组成部分，例如文档(Dokumentation)，和/或包括附加的组件，也就是用于利用软件的硬件组件，例如硬件钥匙(软件狗等)。

为了传输到控制装置和/或为了存储到控制装置上或中可以使用计算机可读的媒介，例如存储棒、硬盘或其它可移动的或固定安装的数据载体，在其上存储由控制装置的计算单元可读的且可执行的计算机程序的程序片段。计算单元例如可以为此具有一个或多个共同工作的微处理器等。

从属权利要求以及下面的说明包括本发明的各个特别优选的实施和扩展。在此特别地，一种权利要求类型的权利要求也类似于另一种权利要求类型的从属权利要求扩展。此外在本发明的范围内也可以将不同实施例和权利要求的不同特征组合为新的实施例。

在按照本发明的方法的一种实施方式中，在目标图像数据组的重建步骤中如下地使用形态学信息，使得根据形态学信息设计在重建中例如通过滤波反投影使用的滤波器。滤波器在此优选不对称地依据所确定的形态来构造。

在按照本发明的方法的另一种实施方式中，在目标图像数据组的重建步骤中如下地使用形态学信息，使得根据形态学信息设计利用其在重建之后执行目标图像数据组的滤波的滤波器。滤波器在此优选不对称地依据所确定的形态来构造。

在按照本发明的方法的优选的实施方式中，投影测量数据的独立的数据组包括具有不同的拍摄参数的数据组。替换地或附加地，投影测量数据的独立的数据组包括对应于不同的拍摄时间点的数据组。

不同的拍摄参数例如可以包括不同的X射线谱或频谱分布。例如利用具有多个能量门限的探测器采集投影测量数据组，其对应于X射线谱的不同的能量片段。也可以在图像拍摄的范围内借助双源CT系统获得对应于单个的频谱分量的投影测量数据。在此，利用多个布置在不同位置上的探测器来采集具有不同的X射线谱的投影测量数据，该不同的X射线谱由不同的X射线源产生。也可以在图像拍摄的范围内借助另外的CT系统采集对应于单个的频谱分量的投影测量数据，该另外的CT系统能够拍摄频谱的数据，也就是例如在CT扫描期间具有X射线电压的快速周期性地变化的CT设备、具有对X射线管发射的量子的不同频谱地预先滤波的CT设备、或具有双层或多层探测器的CT设备。

在按照本发明的方法的特别有效的方案中，确定组合的数据组作为投影测量数据的独立的数据组的关联于噪声方差地加权的和。在此可以将在单个图像中的平均图像噪声确定为所述噪声方差，例如作为在待成像的区域中的像素值的标准偏差来测量。也可以规定噪声方差作为在待成像的区域的特定的特别感兴趣的部分区域中的图像噪声或替换地作为用于计算图像数据的投影测量数据的平均噪声。

在按照本发明的方法的替换的方案中，组合的数据组包括具有不同加权的和的、多个不同优化的数据组。当数据组对应于具有不同的频谱特征的不同材料时，多个分开地优化的数据组可以是有意义的，从而在一个优化的数据组中优化对于第一材料的信噪比，并且在另一个优化的数据组中优化对于第二材料的信噪比。在此，所述和理解为投影测量数据的所采集的数据组的和，其在此按照对应的材料具有不同的加权因数。

如已经提到的那样，不同优化的数据组可以对应于不同的材料。

特别优选地是，在确定形态学信息的步骤中重建组合的图像数据组，并且借助边缘选择性的滤波器获得结构信息，其描述了对比度边缘的强度和方向。为了获得结构信息，首先需要基于噪声优化的组合的投影测量数据组获得图像数据。然后在所确定的图像数据中借助边缘选择性的滤波器确定对比度边缘。这样的滤波例如在DE 10 2010 043 975 A1中描述。

在按照本发明的方法的方案中，其中确定多个不同优化的数据组，优选地基于单个的不同优化的数据组分别获得结构信息，并且然后将其组合为总结构信息。这例如可以具体地实现为，为了获得总结构信息分别使用两个单个信息的最大强度和属于相应的材料的方向。

在此，例如对于总结构信息考虑单个结构信息的最大强度，也就是例如两个结构信息的局部更强的对比度边缘的强度，和属于具有局部更强的对比度边缘的相应的材料的方向。通过这种方式，在重建目标图像时可以实现轮廓特别清晰的成像。

为了在重建目标图像数据组时考虑形态学信息，优选地基于形态学信息确定局部自适应滤波器，其在目标图像数据组的重建步骤中在滤波反投影的范围内被用作滤波器。替换地可以确定局部自适应滤波器，其在迭代的重建中例如被用作规则化项。替换地可以确定局部自适应滤波器，其在重建之后被应用于目标图像数据组。

在按照本发明的方法的特别有效的实施方式中，局部自适应滤波器被实现为双边滤波器，其域滤波器局部不对称地构造，使得平行于组合的图像数据组中相应的对比度边缘的滤波器长度比垂直于对比度边缘的滤波器长度更长。滤波器轴的比例可以大致相应于边缘强度。特别地，滤波器在未检测到对比度边缘的情况下是各向同性的。提到的对比度边缘被理解为在图像中的强度差或衰减值的不连续性。

在目标图像数据组的重建的步骤中，为了重建目标图像数据组可以应用迭代的重建，其规则化强度局部关联于所确定的形态学信息。规则化强度在该情况下应当被理解为局部变化的参量，利用其确定，在目标图像中多强地局部平滑。

在按照本发明的方法的替换的实施方式中，选择独立的数据组中的一个或选择通过对多个独立的数据组进行基本材料分解而获得的数据组作为目标数据组。

替换地，在动态成像的情况下选择对应于投影数据拍摄的特定时间点的投影数据组作为目标数据组并且确定所有采集的投影数据组的时间平均作为组合的数据组。

附图说明

下面对照所附的附图根据实施例对本发明作进一步的详细说明。附图中：

图1示出了表示按照本发明的第一实施例的用于在CT成像中重建图像数据的方法的流程图，

图2示出了表示按照本发明的第二实施例的用于在CT成像中重建图像数据的方法的流程图，

图3示出了按照本发明的实施例的具有图像数据确定装置的框图，

图4示出了按照本发明的实施例的计算机断层成像系统的示意图。

具体实施方式

图1示出了按照本发明的第一实施例的用于在对待检查的对象O进行CT成像(参见图4)的情况下重建图像数据的方法100。在方法100的步骤1.I中首先采集数量N个频谱的投影数据组P_n。为此向CT系统1(参见图4)的测量单元传送采集控制信号，并且在所描述的实施例中以不同的频谱拍摄N个不同的投影数据组P_n。不同的频谱例如可以通过利用具有多个能量门限的探测器探测X射线辐射得出。

在步骤1.II中计算优化的数据组P₀，其与之后要计算的目标数据组P_T相比具有改善的量子应用。该改善的量子应用在第一实施例中通过如下实现，即，根据噪声方差地加权的和来计算优化的数据组P₀，其具有如下构造：

$P_0=\underset{n}{\Σ}\frac{1}{{\mathrm{\σ}}^2}{P}_n---\left(1\right)$

在此，σ表示测量数据组P_n的噪声方差。噪声方差可以看做在单个的测量数据组P_n中的图像噪声的度量。

在步骤1.III中重建优化的图像数据组，

I₀＝R(P₀) (2)

其中R可以是滤波反投影。在步骤1.IV中然后借助边缘选择性的滤波器获得结构信息I_M。边缘选择性的滤波器描述了在优化的图像数据组I₀中出现的对比度边缘的强度和方向。在DE 10 2010 043 975 A1中描述了这样的滤波器。

在步骤1.V中基于在步骤1.IV中确定的对比度边缘确定局部自适应滤波器F_K(I_M)，平行于所确定的对比度边缘的自适应滤波器比与边缘垂直的自适应滤波器相比具有更强的滤波器效果。换言之，平行于对比度边缘的滤波器长度比垂直于边缘的更大。滤波器的轴的比例例如可以相应于I₀中的对比度边缘的边缘强度。

在步骤1.VI中基于所采集的N个频谱的投影数据组P_n确定一个或多个所谓的目标数据组P_T，其在图1中所示的实施例中分别包括数据组P_n中的一个。也就是在该具体的实施例中，目标数据组P_T相应于所测量的投影数据组P_n。

在步骤1.VII中基于目标数据组P_T借助重建R′分别确定优化的图像数据组I_T，其中在重建R′的情况下在使用在步骤1.V中确定的局部自适应滤波器F_K(I_M)的条件下执行滤波反投影。该滤波器具有如下效果，即，平行于在I₀中确定的对比度边缘执行比垂直于该对比度边缘更强的滤波。

通过这种方式平滑目标图像数据组P_T，而不会在此模糊轮廓。也就是优选地，由噪声优化的总图像获得结构信息，其在产生单个图像的情况下被用于获得轮廓的重建。

图2示出了按照本发明的第二实施例在CT成像中用于重建图像数据的方法200。在方法200中考虑，待成像的对象O具有带有强烈不同的频谱特征的不同的材料A、B。

首先在步骤2.I中，如图1中的方法100中那样，采集数量N个频谱的投影数据组P_n。在此，一部分所采集的投影数据组P_n,A具有对应于材料A的投影数据，并且一部分所采集的投影数据组P_n,B具有对应于材料B的投影数据。

然后在步骤1.IIa中计算第一材料A的第一优化的数据组P_0,A，其仅考虑与第一材料A对应的投影数据组P_n,A。该第一数据组与之后要计算的目标数据组P_T相比具有改善的量子应用。该改善的量子应用例如通过如下实现，即，从与该材料对应的投影数据组P_n,A的与噪声方差关联地加权的和中计算出第一优化的数据组P_0,A。在此考虑，数据组的和始终具有比单个图像更好的量子应用，如其用于目标数据组P_T那样。

在步骤2.IIIa中重建第一优化的图像数据组I_0,A＝R(P_0,A)，其中R可以是滤波反投影。然后在步骤2.IVa中借助边缘选择性的滤波器获得结构信息I_M,A。

类似于步骤2.IIa，在步骤2.IIB中还计算材料B的第二优化的数据组P_0,B，其仅考虑与该材料对应的投影数据组P_n,B。该第二数据组与之后要计算的目标数据组P_T相比具有改善的量子应用。该改善的量子应用例如通过如下实现，即，从与该材料B对应的投影数据组P_n,B的与噪声方差关联地加权的和中计算出第二优化的数据组P_0,B。如已经提到的那样，投影数据组的和始终具有与单个数据组相比改善的量子应用。为了进一步改善优化的数据组的信噪比，对优化的数据组P_n,B的加数进行关联于噪声方差地加权。

在步骤2.IIIb中重建第二优化的图像数据组I_0,B＝R(P_0,B)，其中R可以是滤波反投影。在步骤2.Ivb中然后借助边缘选择性的滤波器获得结构信息I_M,B。

在步骤2.V中基于所获得的对于各个材料A、B的结构信息I_M,A、I_M,B获得总结构信息I_MG，其中对于总结构信息例如考虑单个结构信息I_M,A和I_M,B的最大强度，也就是例如两个结构信息I_M,A、I_M,B的在局部或在一个位置处更强的对比度边缘的强度，以及属于具有局部更强的对比度边缘的相应的材料A、B的方向。

在步骤2.VI中基于在步骤2.V中确定的总结构信息I_MG确定局部自适应滤波器F_K(I_MG)。

在步骤2.VII中基于所采集的N个频谱的投影数据组P_n确定多个所谓的目标数据组P_T，其在图2所示的实施例中分别包括频谱的数据组P_n。也就是在该具体的情况下目标数据组相应于所测量的投影数据组P_n。

在步骤2.VIII中基于目标数据组P_T重建优化的图像数据组I_T，其中在重建R′中在使用在步骤2.VI中确定的局部自适应滤波器F_K(I_MG)的条件下执行滤波反投影。通过这种方式平滑目标图像数据组I_T，而不会在此模糊轮廓。也就是优选地，从噪声优化的总图像中获得结构信息，其在产生单个图像的情况下被用于获得轮廓的重建。替换地也可以在滤波反投影之后在图像空间中应用局部自适应滤波器F_K(I_MG)，以便获得目标数据组。

图3示出了按照本发明的实施例的图像数据确定装置30。图像数据确定装置30例如可以是图4所示的CT系统1的控制装置20的部件。图像数据确定装置30包括输入接口31，其从CT系统1的测量装置(参见图4)中接收投影数据PMD。投影数据PMD例如可以包括投影数据组P_n，其中独立地拍摄每个投影数据组P_n。这例如可以通过如下实现，即，利用具有多个能量门限的探测器或利用不同位置上的不同的探测器拍摄单个的投影数据组P_n。

数据组确定单元32，其是图像数据确定装置30的部件，从输入接口31接收投影数据组P_n并且基于所接收的数据组P_n确定组合的数据组P₀。然后将组合的数据组P₀传送到重建单元33，其基于所接收的组合的数据组P₀重建噪声优化的图像数据I₀。在此借助滤波反投影进行重建，其中滤波器在该情况下例如可以是各向同性的。然后将噪声优化的图像数据I₀传送到结构信息确定单元34，其基于噪声优化的图像数据I₀确定形态学信息I_M。形态学信息I_M例如包括关于对比度边缘的强度和取向的信息。然后将所确定的形态学信息I_M传送到滤波器确定单元35。滤波器确定单元35基于形态学信息I_M确定局部自适应滤波器F_K(I_M)。

此外，图像数据确定装置30包括目标数据组确定单元36。目标数据组确定单元36从输入接口31接收投影数据组P_n并且基于所接收的数据组确定至少一个目标数据组P_T。然后将目标数据组P_T传送到重建单元33，其附加地从滤波器确定单元35获得关于所确定的局部自适应滤波器F_K(I_M)的数据。重建单元33现在在使用局部自适应滤波器F_K(I_M)的条件下基于目标数据组P_T重建目标图像数据组I_T。当然也可以根据所采集的投影数据确定多个目标数据组P_T并且从中获得多个目标图像数据组I_T。然后将目标图像数据I_T传送到输出接口37。输出接口37向另外的单元，诸如存储单元或图像显示单元例如终端或显示屏输出目标图像数据I_T。

图4示意性示出了按照本发明的实施例的具有按照本发明的图像数据确定装置30的计算机断层成像系统(CT系统)1。

CT系统1在此基本上由扫描器10组成，在该扫描器中在机架11上具有探测器16和与探测器16对置的X射线源15的投影数据采集单元5围绕测量空间12旋转。患者支撑装置3或患者台3处于扫描器10之前，其上部2可以与处于其上的患者O一起向扫描器10移动，以便患者O相对于探测器系统16移动穿过测量空间12。通过控制装置20来控制扫描器10和患者台3，从该控制装置中通过通常的控制接口23得到采集控制信号AS，以便按照通常的方式按照预定的测量协议控制整个系统。通过患者O沿着z方向(其相应于沿着穿过测量空间12的系统轴z)移动，和同时旋转X射线源15，对于X射线源15在测量期间相对于患者O得到螺旋形轨迹。在此，探测器16总是相对于X射线源15并行地一起旋转，以便采集投影测量数据PMD，其然后被用于重建体积和/或层图像数据。

同样也可以执行顺序的测量方法，其中在z方向上移动固定的位置并且然后在一次环绕、部分环绕或多次环绕期间在涉及的z位置处采集所需的投影测量数据PMD，以便重建在该z位置处的截面图像或者由多个z位置的投影数据重建体积图像数据。

按照本发明的方法原则上也可以应用于其它CT系统，例如具有多个X射线源和/或探测器和/或具有形成完整环的探测器。

由探测器16采集的投影测量数据PMD(下面也称为原始数据)经由原始数据接口，其在该实施例中是图像数据确定装置30的输入接口31，被传输到控制装置20或在其中包含的图像数据确定装置30。然后在图像数据确定装置30中以上述方式进一步处理该原始数据。图像数据确定装置在该实施例中在控制装置20中以软件形式在处理器上实现。

在图像数据确定装置30中进行处理之后将由图像数据确定单元确定的低噪声的图像数据I_T输出到存储单元22以及例如输出到CT系统的控制装置20的输出单元。

最后还要指出的是，前面描述的方法和装置仅是本发明的优选的实施例并且可以由专业人员改变本发明，而不脱离本发明的范围，只要其通过权利要求规定。由此，首先中根据不同频谱的投影数据的处理描述了方法和图像数据确定装置。但是本发明也在从不同时间点拍摄的投影数据组中低噪声地重建图像数据的情况下找到应用。此外，本发明不限制到在医学领域中的应用，而是本发明原则上也可以应用于对于其它目的的CT图像的拍摄，例如对于材料检查等。为了完整起见还要指出的是，使用不定冠词“一”或“一个”不排除所涉及的特征也能多次出现。同样不排除术语“单元”由多个必要时也能空间地分布的组件组成。

Claims (16)

1.一种用于在CT成像时重建图像数据的方法(100，200)，具有如下步骤：

-采集投影测量数据(PMD)的多个独立的数据组(P_n)，

-基于所采集的数据组(P_n)确定组合的数据组(P₀)，

-基于组合的数据组(P₀)确定形态学信息(I_M)，

-基于所采集的独立的数据组(P_n)确定目标数据组(P_T)，

-基于目标数据组(P_T)和所确定的形态学信息(I_M)重建目标图像数据组(I_T)。

2.根据权利要求1所述的方法(100，200)，其中，投影测量数据(PMD)的独立的数据组(P_n)包括具有不同的拍摄参数和/或不同的拍摄时间点的数据组。

3.根据权利要求2所述的方法(100，200)，其中，不同的拍摄参数包括不同的X射线谱或频谱分布。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法(100，200)，其中，将投影测量数据(PMD)的独立的数据组(P_n)的关联于噪声方差地加权的和确定为组合的数据组(P₀)。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法(200)，其中，所述组合的数据组(P₀)包括具有不同加权的和的多个不同优化的数据组(P_0,A，P_0,B)。

6.根据权利要求5所述的方法(200)，其中，所述不同优化的数据组(P_0,A，P_0,B)对应于不同的材料(A，B)，或者所述不同优化的数据组(P_0,A，P_0,B)表示对应于不同的材料(A，B)的数据组的组合，或者通过从目标数据组(P_T)中去除对应于特定的材料(A，B)的数据组而产生。

7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法(100，200)，其中，在确定形态学信息(I_M)的步骤中重建组合的图像数据组(I₀)，并且借助边缘选择性的滤波器获得结构信息，该结构信息描述了对比度边缘的强度和方向。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法(200)，其中，对于确定多个不同优化的数据组(P_0,A，P_0,B)的情况，基于各个不同优化的数据组(P_0,A，P_0,B)分别获得结构信息(I_M,A，I_M,B)，并且然后将其组合为总结构信息(I_MG)。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法(100，200)，其中，基于形态学信息(I_M)确定局部自适应滤波器(F_K(I_M))，其在目标图像数据组(I_T)的重建步骤中在滤波反投影的范围内被用作滤波器(F_K(I_M))，和/或基于形态学信息(I_M)确定局部自适应滤波器(F_K(I_M))，其在图像空间中重建目标图像数据组(I_T)之后被用作滤波器(F_K(I_M))，和/或基于形态学信息(I_M)确定局部自适应滤波器(F_K(I_M))，其在目标图像数据组(I_T)的重建步骤中在迭代的重建的范围内被用作滤波器(F_K(I_M))。

10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法(100，200)，其中，所述局部自适应滤波器(F_K(I_M))被实现为双边滤波器，其域滤波器局部不对称地构造，使得平行于对比度边缘的滤波器长度比垂直于对比度边缘的滤波器长度更长。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中。为了重建目标图像数据组(I_T)而应用迭代的重建，其规则化强度局部关联于所确定的形态学信息(I_M)。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法(100，200)，其中，选择独立的数据组(P_n)中的一个，或选择通过对多个独立的数据组(P_n)进行基本材料分解而获得的数据组，或选择对应于投影数据拍摄的特定时间点(t_T)的投影数据组(PMD)，来作为目标数据组(P_T)，并且确定所有采集的投影数据组(PMD)的时间平均作为组合的数据组(P₀)。

13.一种用于在CT成像时重建图像数据的图像数据确定装置(30)，具有：

-输入接口(31)，用于采集投影测量数据(PMD)的多个独立的数据组(P_n)，

-数据组确定单元(32)，用于基于所采集的数据组(P_n)确定组合的数据组(P₀)，

-结构信息确定单元(34)，用于基于组合的数据组(P₀)确定形态学信息(I_M)，

-滤波器确定单元(35)，用于基于形态学信息(I_M)确定局部自适应滤波器(F_K(I_M))，

-目标数据组确定单元(36)，用于基于所采集的数据组(P_n)确定目标数据组(P_T)，

-重建单元(33)，用于在使用局部自适应滤波器(F_K(I_M))的条件下基于目标数据组(P_T)重建目标图像数据组(I_T)。

14.一种计算机断层成像系统，具有带有根据权利要求13所述的图像数据确定装置(30)的控制装置(20)。

15.一种具有计算机程序的计算机程序产品，其能够直接加载到计算机断层成像系统(1)的控制装置(20)的存储装置中，具有程序片断，用于当在计算机断层成像系统(1)的控制装置(20)中运行计算机程序时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。

16.一种计算机可读的媒介，在其上存储由计算单元可读的且可执行的程序片段，用于由计算单元运行程序片段时执行根据权利要求1至12中任一项所述的方法的所有步骤。