CN110866959B - 图像重建方法、系统、装置及存储介质 - Google Patents

图像重建方法、系统、装置及存储介质 Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种图像重建方法。所述方法可以包括以下操作。获取原始数据，所述原始数据包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据；至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数；所述权重参数影响其对应采集角度下的原始数据对图像重建的参与量；以及基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。本申请所披露的方法，通过对探测设备上不同区域的探测单元获取的扫描投影数据在图像重建过程中的权重参数进行调整，使得重建过程中都具备足量的扫描数据，以提升图像重建的质量。

Description

图像重建方法、系统、装置及存储介质
技术领域
本申请实施例涉及数据处理技术领域，特别涉及一种图像重建方法、系统、介质及存储介质。
背景技术
图像重建技术广泛用于疾病诊断。对于某些重建流程，例如，心脏图像的重建，在大锥角多层螺旋CT设备上，通过快速旋转(例如，旋转速度在0.3s一圈以内)一般一个心动周期即可完成心脏的扫描。同时，多层螺旋CT在扫描完成后可以输出与层数相同的多张重建图像。为了消除心脏运动对重建图像的质量的影响，减少重建图像中的运动伪影，提升重建图像的时间分辨率通常会选择心脏运动幅度较小时的采集到的一段较小扫描范围下的投影数据参与图像重建，这可以被理解为小角度的图像重建。对于多层螺旋CT的探测设备来说，在Z轴方向上位于探测设备边缘的一排或多排探测单元对应的DAS(DataAcquisition System，DAS)通道采集到的投影数据得到的重建图像，由于该一排或多排探测单元对应的锥角较大，采样时数据是不足的。同时，由于需要小角度重建，数据不足的问题会变的更加严重，最终得到的重建图像将会存在昏暗、模糊的问题。
为此，有必要提供一种解决有限角度心脏扫描中大角度扫描采集到的数据不足造成边缘层图像模糊、伪影严重的问题的图像重建方法。
发明内容
本申请实施例的一个方面提供一种图像重建方法。所述方法可以包括以下步骤。获取原始数据，所述原始数据包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据；至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数；所述权重参数影响其对应采集角度下的原始数据对图像重建的参与量；以及基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。
本申请实施例的一个方面提供一种图像重建系统。所述系统包括获取模块、确定模块以及重建模块。所述获取模块用于获取原始数据，所述原始数据包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据。所述确定模块用于至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数，所述权重参数影响其对应采集角度下的原始数据对图像重建的参与量。所述重建模块，用于基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。
本申请实施例的另一方面提供一种图像重建装置。所述装置包括处理器以及存储器。所述存储器可以用于存储指令。所述指令被所述处理器执行时，可以导致所述装置实现如上所述的图像重建方法。
本申请实施例的另一方面提供一种计算机可读存储介质。所述存储介质可以存储计算机指令，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机可以运行如上所述的图像重建方法。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步描述，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性图像重建系统的示意图；
图2是根据本申请的一些实施例所示的图像重建方法的示例性流程图；
图3是根据本申请的一些实施例所示的确定权重参数的示例性流程图；
图4是根据本申请的一些实施例所示的另一种确定权重参数的示例性流程图；
图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备140的框图；
图6是一种示例性探测器的示意图；
图7是根据本申请一些实施例所示的探测单元的位置示意图；
图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性权重函数的示意图；
图9示出了基于根据本申请的一些实施例得到的重建图像与使用其他重建方法得到的重建图像的对比图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本申请中所使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
本申请所披露的图像重建方法，可以应用于多种医学扫描成像设备，包括但不限于计算机X线摄影仪(CR)、数字化X线摄影仪(DR)、计算机断层扫描(CT)、屏片X射线机、移动X射线设备(比如移动C臂机)、数字减影血管造影扫描仪(DSA)、直线加速器、发射型计算机断层扫描仪(ECT)等中的一种或其任意组合。仅出于说明的目的，本申请将以CT系统为例，对披露的技术方案进行详细描述，并不旨在限制本发明的范围。
在本申请中，术语“角度”可以指代进行一次放线时射线源相对初始角度旋转的角度和/或射线源所在机架相对初始角度的旋转角度。术语“角度”和“扫描角度范围”可以互换使用。术语“锥角”可以指医学扫描成像设备的射线放射源所发出的锥形束的中心平面与探测设备的最外缘一排探测单元接收到的扇形束所在平面形成的夹角。对应于一排探测单元的“锥角”，可以是射线放射源所发出的锥形束的中心平面与该排探测单元接收到的扇形束所在平面形成的夹角。
对于多层螺旋CT，“层”在一方面可以理解为DAS通道的数量。而每一个DAS通道可以与探测设备的在Z轴上排列的一排或多排探测单元相对应，通过该一排或多排探测单元采集投影数据，并将表示投影数据的电信号放大、积分、采样保持后，经过A/D转换为数字信号送入计算设备进行图像重建处理得到扫描对象某一断层的图像。通过一次扫描，有多少个DAS通道，多层螺旋CT可以输出多少张重建图像。随着医学扫描成像设备的不断发展，多层螺旋CT的“层”数越来越大，探测设备的探测单元的排数也越来越多。这在一方面提升了机器的性能，而另一方面也带来了图像重建的一些问题。排数的增多导致了探测设备中，排列在靠近探测设备沿Z轴方向的两端的多排探测单元对应的锥角也变得更大。锥角变大会导致数据采样不足，对应于探测设备的排列在Z轴上两端的多排探测单元的DAS通道得到的投影数据不足，输出的重建图像质量不佳。
另外，对于心脏图像的重建，由于心脏是运动的，因此为了获得高时间分辨率的图像，会采用有限角度(例如小角度)的CT重建算法。在有限角度下的CT重建算法中，传统的解析算法，如滤波反投影(filtered-back projection,FBP)算法对数据的完备性要求非常高，因此解析算法很难在有限角度下重建出高质量图像，而迭代算法(iterativereconstruction，IR)，例如，重建算法(ART)、联合代数重建算法(SART)、最大似然期望最大算法(ML-EM)等，非常具有优势。其从断层图像的初始值出发，通过对图像的估计值进行反复修正，使其逐渐逼近断层图像的真实值。但有限角度的迭代重建，在小锥角的前提下是适用的，但在大锥角的前提下投影数据不足的问题将变得更加严重，所得到的重建图像的质量低下。
因此，为了改善有限角度重建下，大锥角引起的数据不足问题，本申请提出一种图像重建算法，通过对迭代重建的目标重建函数的改进，使在迭代过程中，对应不同的锥角使用不同的角度范围的投影数据参与重建。对应锥角小的“层”的图像重建中使用较少的角度范围内的投影数据，对应锥角大的“层”的图像重建中使用较多的角度范围内的投影数据。这样可以有效的提升对应锥角大的“层”的重建图像的质量。
图1为根据本申请的一些实施例所示的示例性图像重建系统的示意图。
在一些实施例中，该图像重建系统可以获取扫描对象的原始投影数据，并基于本申请所披露的方法获取扫描对象的重建图像。如图1所示，图像重建系统100可以包括扫描设备110、网络120、终端130、处理设备140和存储设备150。图像重建系统100中的组件可以通过多种方式彼此连接。例如，扫描设备110可以经由网络120连接至处理设备140。再例如，扫描设备110可以直接连接至处理设备140。又例如，存储设备150可以直接或经由网络120连接至处理设备140。又例如，终端130可以直接或经由网络120连接至处理设备140。
扫描设备110可以包括机架111、探测器112、辐射源113和扫描床114。探测器112和辐射源113可以相对地安装于机架111上。受检对象可以放置在扫描床114上并移动到扫描设备110的探测通道中。辐射源113(例如，X射线球管)可以发射X射线以扫描放置在扫描床114上的受检对象。所述受检对象可以是生物体(例如，病人、动物等)或非生物体(例如，体模、水模等)。探测器112(例如，闪烁探测器比如碘化铯探测器)可以接收穿过受检对象的辐射射线，将其转变为可见光，并由光电转变为电信号，再经模拟/数字转换器转换为数字信息，输入计算设备(例如，计算机)进行处理，或传输至存储设备进行存储。
探测器112可以包括一个或多个探测单元，这些探测单元在探测器112上物理排布，形成一排或多排探测单元。参考图6，图6示出了一种示例性的探测器112的示意图。如图6所示，探测器112上的矩形块可以表示一个探测单元。探测单元依次排布，形成了多排探测单元。一排探测单元可以是由具有如图中引入的坐标系限定的相同z轴(在一些实施例中，z轴可以是平行于扫描床114进出扫描设备110中部的扫描/治疗孔的方向)坐标的探测单元组成。探测器112具有的探测单元的排数越多，探测器112的宽度越宽，一次扫描完成的宽度越大，对于受检目标的一次全体扫描(例如，病人的全身扫描)的时间越短。S为辐射源113的焦点，O为扫描设备110的等中心点。从S点发射的锥形射线束穿过受检对象后，将会被探测器112的多排探测单元接收。每一排探测单元接收到的为一个扇形射线束。该扇形射线束所在的平面，与锥形束的中心平面(即，xoy平面)之间形成的夹角，可以被称为该排探测单元对应的锥角。
在扫描期间，辐射源113和探测器112可以随机架111旋转，例如，围绕机架旋转轴线顺时针或逆时针旋转，以从不同角度扫描对象。整个扫描过程可以是预定的，例如，依照预先设定的扫描协议进行。基于扫描协议，当随机架111旋转时，辐射源113可以在特定运动时刻或是特定的旋转角度时放射射线束，同时探测器112可以探测从扫描对象例如患者穿过的射线束从而获取扫描投影数据。该特定的运动时刻可以被称为数据采集时刻，该特定的旋转角度可以被称为数据采集角度。数据采集时刻与数据采集角度是一一对应的。一个数据采集时刻与一个数据采集角度唯一对应。同时，两者还可以对应一份扫描投影数据。例如，基于扫描协议，机架111旋转360°完成一次扫描。辐射源113被限定每旋转1°发射一次射线束，同时探测器112进行数据采集。因此，扫描期间存在360个数据采集角度，对应有360个数据采集时刻，同样将获得360份扫描投影数据。
在一些实施例中，扫描设备110还可以包括一个或以上部件用来阻止或降低扫描时的射束硬化和/或辐射散射。例如，扫描设备110可以包括栅格(例如，防散射栅格)和/或可以阻止或降低射束硬化的其他部件。又例如，扫描设备110可以包括诸如X射线准直器、金属栅格、狭缝、散射校正板(BSA)、射束衰减栅格(BAG)和/或可以阻止或降低辐射散射的其他部件。在一些实施例中，从辐射源113发射出的X射线通过准直器被收拢成圆锥形的X射线射束。
网络120可以促进信息和/或数据的交换。在一些实施例中，图像重建系统100中的至少一个组件(例如，扫描设备110、终端130，处理设备140或存储设备150)可以通过网络120向所述图像重建系统100中的另一组件发送信息和/或数据。例如，所述处理设备140可以通过所述网络120从所述扫描设备110获得扫描投影数据。再例如，所述处理设备140可以通过所述网络120从所述终端130获得用户指令。在一些实施例中，网络120可以是任何类型的有线或无线网络，或其组合。网络120可以包括公共网络(例如，因特网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN))、有线网络(例如，以太网)、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络)、蜂窝网络(例如，长期演进网络(LTE))、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机，或其组合。仅作为示例，所述网络120可以包括电缆网络、无线网络、光纤网络、电信网络、内联网、因特网、局域网(LAN)、广域网(WAN)、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、广域网(WAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙网络、ZigBee网络、近场通信(NFC)网络等，或其任何组合。在一些实施例中，所述网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，所述网络120可以包括有线或无线网络接入点，例如基站和/或互联网交换点，所述图像重建系统100的所述组件可以通过该网络接入点与所述网络120连接，以便交换数据和/或信息。
终端130包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133等，或其任何组合。在一些实施例中，终端130可以通过网络与图像重建系统100中的其他组件交互。例如，终端130可以向扫描设备110发送一种或多种控制指令以控制扫描设备110按照指令进行扫描。又例如，终端130还可以接收处理设备140的处理结果，例如，重建后的图像。在一些实施例中，移动设备131可以包括智能家庭设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任何组合。在一些实施例中，所述智能家庭设备可以包括智能照明设备、智能电器的控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任何组合。在一些实施例中，所述可穿戴设备可以包括智能手链、智能鞋袜、智能眼镜、智能头盔、智能手表、智能服装、智能背包、智能配件等，或其任何组合。在一些实施例中，所述智能移动设备可以包括智能手机、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备等，或其任何组合。在一些实施例中，所述虚拟现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任何组合。例如，所述虚拟现实设备和/或所述增强现实设备可以包括Google Glass、Oculus Rift、Hololens、Gear VR等。在一些实施例中，终端130可以远程操作扫描设备110。例如，所述终端130可以通过无线连接来操作扫描设备110。在一些实施例中，终端130可以接收由用户输入的信息和/或指令，并经由所述网络120将接收到的信息和/或指令发送到扫描设备110或处理设备140。在一些实施例中，所述终端130可以从处理设备140接收数据和/或信息。在一些实施例中，所述终端130可以是处理设备140的一部分。在一些实施例中，在一些实施例中，终端130可以与处理设备140整合为一体，作为扫描设备110的操作台。图像重建系统100的用户/操作用(例如，医生)可以通过该操作台控制设备设备110的运行，并获取扫描后的重建图像。
处理设备140可以处理从扫描设备110、终端130或存储设备150获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以确定图像重建所需的扫描投影数据。又例如，处理设备140可以确定重建时所使用的目标重建函数的权重数据。还例如，处理设备140可以基于扫描投影数据和权重数据确定的目标重建函数获取最终的重建图像。
在一些实施例中，处理设备140可以是中央处理单元(CPU)、数字信号处理器(DSP)、系统芯片(SoC)、微处理器(MCU)等，或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以是本地的或远程的。例如，所述处理设备140可以通过网络120访问存储在扫描设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。再例如，所述处理设备140可以直接与扫描设备110、终端130和/或存储设备150连接，以便访问存储在其中的信息和/或数据。在一些实施例中，所述处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等，或其任何组合。
存储设备150可以存储数据和/或指令。在一些实施例中，所述存储设备150可以存储从扫描设备110、终端130和/或处理设备140获得的数据，例如，扫描投影数据。在一些实施例中，所述存储设备150可以存储所述处理设备140可以执行或用于执行在本发明中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等，或其任何组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性的可移动存储器可以包括闪存盘、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。示例性的易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性的RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍数据传输率同步动态RAM(DDRSDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)、零电容RAM(Z-RAM)等。示例性的ROM可以包括掩模型ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)、数字通用盘ROM等。在一些实施例中，所述存储设备150可以在云平台上实现。仅作为示例，所述云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云等，或其任何组合。
在一些实施例中，存储设备150可以与网络120连接，以便与图像重建系统100的至少一个组件(例如，终端130、处理设备140)进行通信。所述图像重建系统100的至少一个组件可以通过所述网络120访问存储在所述存储设备150的数据或指令。在一些施例中，所述存储设备150可以直接与所述图像重建系统100的至少一个组件(例如，终端130、处理设备140)连接或通信。在一些实施例中，所述存储设备150可以是处理设备140的一部分。
本申请所使用的有限角度的迭代重建算法的目标重建函数可以如公式(1)所示：
其中，X可以为图像域数据，即当前重建生成图像的数据，Y可以为重建所需的扫描投影数据，A可以为系统矩阵，w可以为依据噪声统计模型加入的原始数据域的权重数据，R(X)可以为正则化函数，所述正则化函数可以在迭代过程中起到抑制重建图像整体噪声的作用，β可以为正则化系数，用于平衡投影偏差与图像平滑程度。在心脏图像的重建时，扫描投影数据的选取一般会是先确定一个目标相位(例如，心脏处于运动较平缓状态)对应的数据采集时刻，然后根据该数据采集时刻获取其对应的数据采集角度。以该数据采集角度为中心，选择一段扫描角度范围下的扫描投影数据。对于选取的扫描投影数据，每一份扫描投影数据(对应于每一个数据采集角度)都有一个权重参数w，其可以表示该份扫描投影数据在图像重建过程中的参与程度(例如，扫描投影数据在图像重建计算过程中的参与量)。w越大，对应的一份扫描投影数据的参与程度越高。例如，靠近中心角度的数据采集角度，因为其对应的心脏的状态接近目标相位，因此对应的权重参数w可以被设置的较大，例如，1。而远离中心角度的数据采集角度，其对应的权重参数w可以被设置的较小，例如，0。在选取扫描投影数据之后，则可以利用该目标重建函数，经过多次迭代得到最终的重建图像。
结合图1中关于探测器112的描述，受探测单元在探测器112中的排列位置的影响，对应于小锥角，处于探测器112中间区域的一排或多排探测单元(例如，位于探测器112在z轴上靠近原点O的一排或多排探测单元)采集到的扫描投影数据是足量的。因此，使用对应于小锥角的一排或多排探测单元采集到的扫描投影数据，应用上述目标重建函数可以得到质量较佳的重建图像(本申请也可以称为中间层重建图像)。而对应于大锥角，处于探测器112边缘区域的一排或多排探测单元(例如，位于探测器112在z轴两端的一排或多排探测单元)采集到的扫描投影数据的足量是不够的(例如，所采集到的扫描投影数据中包含的有效信息是不足的)。因此，使用对应于大锥角的一排或多排探测单元采集到的扫描投影数据，应用上述目标重建函数进行图像重建时，若对应于数据采集角度的w值继续与小锥角图像重建时使用的w值保持一致，则所得到的重建图像(本申请也可以称为边缘层重建图像)的质量较差。同样的w指示了同样的参与程度，而大锥角下的扫描投影数据本身已不足量，保持相同的参与程度将影响重建图像的质量。因此，为了提升边缘层重建图像的质量，本申请所披露的方法，可以将大锥角下的扫描投影数据对应的权重参数w进行改变，以提升w的大小，或增加对应于较大w的数据采集角度的个数，从而达到在边缘层重建图像的较佳的重建效果。以下通过流程图的描述，对本申请所披露的技术方案进行阐述。
图2为根据本申请的一些实施例所示的图像重建方法的示例性流程图。在一些实施例中，流程200可以通过处理逻辑来执行，该处理逻辑可以包括硬件(例如，电路、专用逻辑、可编程逻辑、微代码等)、软件(运行在处理设备上以执行硬件模拟的指令)等或其任意组合。图2所示的用于图像重建的流程200中的一个或以上步骤可以在图1所示的系统100中实现。例如，流程200中的一个或以上步骤可以作为指令的形式存储在存储设备150中，并被处理设备140调用和/或执行。
步骤210，获取原始数据。步骤210可以由获取模块510执行。
在一些实施例中，所述原始数据可以包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据。结合图1中的描述，所述探测设备可以是，例如，探测器112。所述一排或多排探测单元可以是如对于探测器112中的描述中提到的一排或多排探测单元。所述采集角度可以是与数据采集角度一致。在获取所述原始数据所包含的扫描投影数据时，可以是首先选择一个采集角度为中心角度，扫描对象在该采集角度所对应的数据采集时刻时处于一个目标相位(例如，心脏处于运动较平缓状态)，然后在中心角度前后选取相同大小的扫描角度范围下的扫描投影数据作为所述原始数据的扫描投影数据。所述多个采集角度所组成的扫描角度范围可以是一个较小的角度范围，例如，120°、150°、180°等。较小的角度范围意味着扫描对象的运动时间短，有益于在重建中减少运动伪影。在一些实施例中，原始数据还可以包括有采集扫描投影数据的一排或多排探测单元的编号、辐射源113的伏安值、扫描床114的床码位置、时间戳等状态信息。其中，所述探测单元的编号可以用于指示所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置。例如，所述探测单元的编号可以是该一排或多排探测单元所对应的锥角的大小，或是该一排或多排探测单元的z轴坐标值，或是该一排或多排探测单元在探测设备中的物理排布的具体排数等。
在一些实施例中，获取模块510可以从图像重建系统100的至少一个组件(例如扫描设备110、终端130、存储设备150等)获得所述原始数据。例如，获取模块510可以直接从扫描设备110处获取所述原始数据。可替代地或另外地，获取模块510可以经由网络120从外部源获得原始数据。例如，获取模块510可以从医学数据库获得原始数据。
步骤220，至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数。步骤220可以由确定模块520执行。
可以理解的是，基于一段扫描角度范围下的扫描投影数据重建扫描对象处于某一状态(例如，目标相位)时的图像，对应于该状态的采集角度(例如，中心角度)下得到的扫描投影数据所包含到的有用信息是最多的。采集角度与中心角度相差越远，所获取的扫描投影数据所包含的有用信息越少。因此，每一个采集角度下的扫描投影数据在重建时对于最终的重建图像的贡献程度是不一样的。该贡献程度可以用所述权重参数来表示。权重参数越大，贡献程度越高。反之亦然。另外，对应于较大锥角的一排或多排探测单元所采集到的扫描投影数据本身是不足到的，例如，相同的采集角度下的扫描投影数据所包含的有用信息更少，而小角度的迭代重建将会放大数据不足的问题。所以为了保证重建图像的质量，需要调整较大锥角的一排或多排探测单元所采集到的扫描投影数据对应的权重参数。故，所述多个采集角度各自对应的权重参数，不仅和自身与中心角度(本申请也可以被称为设定中心采集角度)之间的差值有关，也与所述一排或多排探测单元的位置有关。
在一些实施例中，所述一排或多排探测单元的位置可以使用该一排或多排探测单元所对应的锥角的大小表示。例如，若只存在一排探测单元，则该排探测单元对应的锥角的大小可以用于表示该排探测单元的位置。若存在多排探测单元，则多排探测单元对应的锥角的平均大小可以用于表示多排探测单元的位置。在一些实施例中，所述一排或多排探测单元的位置可以使用该一排或多排探测单元的z轴坐标值表示。例如，单排探测单元的情况下该排探测单元的z轴坐标的值可以表示该排探测单元的位置。多排探测单元的情况下多个z轴坐标的平均值可以表示多排探测单元的位置。在一些实施例中，所述一排或多排探测单元的位置可以使用该一排或多排探测单元在探测设备中的物理排布的具体排数表示。例如，按设定的排列方向下的第N排。
如公式(1)所示，公式中的w即为对应于采集角度的权重参数。在本申请中，对应于每个采集角度的权重参数w可以如下表示为公式(2)：
w＝w_s*w_cone (2)
其中，w_s表示预设权重参数，其可以根据扫描投影数据的信噪比确定，为一定值(如不随数据采集角度以及探测器位置变化而变化的全局常量)。w_cone表示调整参数，其与数据采集角度和/或探测单元的位置相关，其值根据采集原始数据的一排或多排探测单元在探测设备中的位置，以及采集角度与中心角度之间的差值确定。可以理解，通过调整参数w_cone，可以将数据采集角度和/或探测器位置的影响引入权重参数w。结合上段的描述，权重参数w与采集角度和中心角度之间的差值负相关。差值越大，权重参数w越小。同时，对应不同锥角大小的探测单元在采集角度下获取的扫描投影数据的权重参数w不同。在一些实施例中，确定模块520可以基于一排或多排探测单元在探测设备中的位置的数据，以及各采集角度确定调整参数w_cone的值，随后将调整参数w_cone的值输入至公式(2)中，得到对应于各采集角度的权重参数w。关于权重参数w以及调整函数w_cone的具体描述可以参考本申请其他部分，例如，图3-图4，在此不再赘述
步骤230，基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。步骤230可以由重建模块530执行。
在一些实施例中，在确定每个采集角度对应的权重参数w后，重建模块530可以依据所述原始数据以及所述目标重建函数(例如，公式(1))获取目标重建图像。示例性的过程可以如下所述：可以是先基于所述原始数据经过分析处理得到一个初值图像。例如，经过空气校正、卷积、反投影等处理后利用已有重建算法基于处理后的原始数据得到初值图像。其后，将该初值图像代入所述目标重建函数中，此时目标函数的函数值反映了初值图像(即进行第一轮迭代重建中的重建图像)的投影值(如，AX)和原始的扫描投影数据(Y)的差值。然后，基于所述差值调节上述目标函数中的正则化函数R(X)和正则化系数β，能对重建图像进行修正。将修正后的重建图像再次代入所述目标函数进行第二轮迭代重建，如此进行一次或更多次迭代，当差值满足精确度或达到最大的迭代次数后，可将最终得到的重建图像作为所述目标重建图像。
应当注意的是，上述有关流程200的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程200进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。
图3为根据本申请的一些实施例所示的确定权重参数的示例性流程图。在一些实施例中，方法300中的一个或以上步骤可以在图1所示的系统100中实现。例如，方法300中的一个或以上步骤可以作为指令的形式存储在存储设备150中，并被处理设备140调用和/或执行。在一些实施例中，方法300可以由确定模块520执行。流程300所示的方法，可以用于基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置提升每一个采集角度对应的权重参数w。
步骤310，基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定第一数值。
在一些实施例中，所述第一数值可以是如公式(2)中所示的调整参数w_cone的。所述第一数值可以与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度正相关。所述一排或多排探测单元对应的锥角角度越大，所述第一数值越大。所述一排或多排探测单元对应的锥角角度越小，所述第一数值也越小。如本申请前段部分的描述，对应大锥角的一排或多排探测单元所获得的扫描投影数据不足量，锥角越大，数据不足量的问题越严重。因此在重建时可以根据每份扫描投影数据的采集条件(例如，采集扫描投影数据的一排或多排探测单元的位置)提高每份扫描投影数据的权重值来达到抵消数据不足量带来的影响。
在一些实施例中，确定所述第一数值的示例性方程可以如下公式(3)所示：
其中，w_cone表示所述第一数值，θt表示所述一排或多排探测单元对应的锥角角度，h与m表示调整参数，为预设值，其为大于1的值。从公式(3)可知，锥角角度越大，所述第一数值越大。反之亦然。
步骤320，基于所述第一数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定所述权重参数。
在一些实施例中，确定模块520可以利用所述第一数值，以替换公式(2)中所示的调整函数w_cone，并将所述第一数值与所述初始权重参数的积作为对应于采集角度的权重参数w。所述初始权重参数可以是与预设权重参数w_s相同，其可以基于所述原始数据的信噪比确定的。例如根据原始投影数据获取噪声估计值，根据该噪声估计值确定初始权重参数。又例如，根据扫描设备当前设定扫描参数状态下的量子噪声估计值，确定初始权重参数。
应当注意的是，上述有关流程300的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程400进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。
图4是根据本申请的一些实施例所示的另一种确定权重参数的示例性流程图。在一些实施例中，方法400中的一个或以上步骤可以在图1所示的系统100中实现。例如，方法400中的一个或以上步骤可以作为指令的形式存储在存储设备150，并被处理设备140调用和/或执行。在一些实施例中，方法400可以由确定模块520执行。流程400所示的方法，可以用于基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置调整对应于较大权重参数w的采集角度的个数。
在图1对应的描述中已经提到，为了提升重建图像的质量，可以将大锥角下的扫描投影数据对应的权重参数w进行改变，例如，提升w的大小，或增加对应于较大w的数据采集角度的个数，从而达到重建图像的较佳的重建效果。流程400将用于对增加对应于较大w的采集角度的个数进行描述。
步骤410，基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定角度范围。
在一些实施例中，所述角度范围可以指对应于较大权重参数w的采集角度所组成的一段角度范围。在重建图像时，所述中心角度对应的权重参数w最大，越靠近中心角度的采集角度对应的权重参数w值越大，而远离中心角度的采集角度对应的权重参数w会随着两个角度之间的差值变大而变小。所述角度范围越大，对应于较大权重参数的采集角度越多，从而在重建图像的过程中能够有较大的贡献。在一些实施例中，所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置可以使用该一排或多排探测单元的z轴坐标值表示。参考图7，图7为根据本申请的一些实施例所示探测单元的位置示意图。如图7所示，按图中所标示的坐标系，探测设备(例如，探测器112)的多排探测单元从上到下依次排布，同一排的各个探测单元具有相同的z轴(在一些实施例中，z轴可以是平行于扫描床114进出扫描设备110中部的扫描/治疗孔的方向)坐标值。这样可以认为，一排探测单元的位置可以用一个z轴坐标值表示。图中h为半准直宽度，即扫描视野(FOV)中心处锥束投影射线在z方向的范围的一半。710为辐射源(例如，辐射源113)的焦点在图示平面中的侧向投影示意，720用以表示射线。这样，根据h的大小，可以将探测设备分为多个区域。在探测设备上，z轴坐标值为r1和r4的两排探测单元所对应的锥角角度最大。该两排探测单元位于探测设备的最边缘处。z轴坐标值为r2和r3的两排探测单元处于探测设备靠近中部的位置，其对应的锥角角度较小。则，r1和r2之间以及r3和r4之间的区域(图7中竖线线条填充区域，本申请中可称为第一区域)为数据不足量区域，即处于该区域内的探测单元所接收到的扫描投影数据是不足量的。r2和r3之间的区域(图7中短斜线填充区域，本申请中可称为第二区域)为数据足量区域，即处于该区域内的探测单元所接收到的扫描投影数据是足量的。因此，在利用处于不同区域内的探测单元接收的扫描投影数据进行图像重建时，所述角度范围是不同的。对于第一区域，所述角度范围需要增大，以达到增加对应于较大w的采集角度的个数的目的。对于第二区域，所述角度范围可以不变，为一个预设值，即维持各个采集角度的原有w不变化。
参考图8，图8是根据本申请的一些实施例所示的示例性权重函数的示意图。图8示出了相同锥角下的一排(或多排)探测单元在不同数据采集角度下的扫描投影数据的权重参数分布。如图8所示，θc为所述多个采集角度的中心角度(设定中心采集角度)，θs为所述多个采集角度中的起始角度。L(r)为所述角度范围，在该范围内的采集角度对应的权重参数w取较大值。T为过渡段宽度，该宽度内的采集角度的权重参数w相对采集角度单调变化。对于r值不同的多排探测单元，L(r)的大小是不同的。处于第一区域内的探测单元相较于处于第二区域内的探测单元，L(r)更大。且越靠近r1和r4，探测单元所对应的锥角越大，数据不足量的问题将越严重，因此L(r)将越大，以使权重大的扫描投影数据的更多。而越接近r2和r3，探测单元所对应的锥角越小，数据不足量的问题带来的影响越小，不需要使权重大的扫描投影数据增加的特别多。
在一些实施例中，所述角度范围L(r)可以基于以下公式(4)确定：
其中，L0表示有限角度的迭代重建时权重参数w取较大值(例如，1)的角度范围的一半，为一个预设值。T是过渡范围，其可以是一个预设值，也可根据不同情况进行调整。θl为最边缘排(如r1或r4)探测单元的角度扩展到的宽度，其值可以是一个预设值，典型的可取θl＝2π，用于控制大锥角扩展角度的形态。r为采集所述原始数据中包含的扫描投影数据的一排或多排探测单元的z轴坐标值。n为一个预设参数，其可以根据不同的情况进行调整。根据公式(4)可以得知，当r处于r2与r3之间时，即所述一排或多排探测单元处于第二区域，则其采集到的扫描投影数据是足量的，不需要对所述角度范围进行拓宽，保持一致即可。当r处于r1与r2之间，或r3与r4之间时，即所述一排或多排探测单元处于第一区域，则其采集到的扫描投影数据是不足量的，需要对所述角度范围进行拓宽，这样可以让更多的采集角度对应的权重参数为较大值，扫描投影数据也可以更多的参与图像重建。
步骤420，基于所述角度范围以及设定中心采样角度确定各采样角度所属的角度区间。
在一些实施例中，所述采样角度所属的角度区间可以是如步骤410中所提到的角度范围、过渡范围以及两者之外的其他范围。确定模块520可以基于采集角度与设定中心采集角度之间的差值，确定各个采集角度所述的角度区间。结合图8，当采集角度与设定中心采集角度之间的差值不超过L(r)时，则该采集角度处于所述角度范围之内。当采集角度与设定中心采集角度之间的差值超过L(r)但不超过超过L(r)+T时，则该采集角度处于过渡范围之内。当采集角度与设定中心采集角度之间的差值超过L(r)+T时，则该采集角度处于其他范围之内。
步骤430，至少基于所述角度区间确定各采样角度对应的第二数值。
在一些实施例中，所述第二数值可以是如公式(2)中所示的调整参数w_cone。为确定所述第二数值，过渡范围T可以首先被获取。例如，采用预设值或者根据具体情况调整后的调整值。其后，确定模块520可以基于如下公式(5)确定所述第二数值：
其中，θ为采集角度的具体角度值。k是调节权重函数在过渡范围内的值的参数，可以根据需要设置，例如设为0、2、5等，k影响函数在过渡范围内的曲线的陡峭程度，进而影响过渡范围T。当采集角度处于所述角度范围内时，即当采集角度与设定中心采样角度差值不超过所述角度范围(|θ-θc|≤L(r))时，所述采集角度对应的第二数值设为较大值，如为1；当采集角度处于其他范围内时，即当采样角度与设定中心采样角度差值超过所述角度范围与过渡范围之和(|θ-θc|≥L(r)+T)时，所述采样角度对应的第二数值设为较小值，如为0；当采集角度处于过渡范围内时，即当采样角度与设定中心采样角度差值超过所述角度范围但不超过所述角度范围与过渡范围之和(L(r)＜|θ-θc|＜L(r)+T)时，所述采样角度对应的第二数值选自所述较大值与较小值之间，如选自数值区间(0，1)。
步骤440，基于各采样角度对应的第二数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定各采样角度的权重参数。
在一些实施例中，确定模块520可以利用所述第二数值，作为调整参数w_cone的具体值代入公式(2)中，并将其与所述初始权重参数的积作为对应于采集角度的权重参数w。所述初始权重参数可以是与预设权重参数w_s相同，其可以基于所述原始数据的信噪比确定的。例如根据原始投影数据获取噪声估计值，根据该噪声估计值确定初始权重参数。又例如，根据扫描设备当前设定扫描参数状态下的量子噪声估计值，确定初始权重参数。
由于角度范围L(r)的拓宽，使得由处于第一区域内的探测单元所采集的扫描投影数据的权重参数为较大值的个数增多。这样在一定程度上抑制了大锥角所带来的数据不足量的问题。而处于第二区域内的探测单元采集的扫描投影数据是足量的，在求取权重参数时没有进行改变，故另一方面也不会影响数据足量时的图像重建过程。
参考图9，图9示出了基于本申请所披露的重建方法得到的重建图像与使用其他重建方法得到的重建图像的对比图。如图9所示，左上图为使用其他重建方法得到锥角较大的边缘层重建图像；右上图为使用其他重建方法得到锥角较小的中间层重建图像；左下图为基于本申请所披露的重建方法得到的锥角较大的边缘层重建图像；右下图为基于本申请所披露的重建方法得到的锥角较小的中间层重建图像。从图中的对比可以看出，使用了本申请所披露的重建方法得得到的重建图像在锥角较大的边缘层区域图像质量明显改善，而对于的锥角较小的中间层区域影响较小。
应当注意的是，上述有关流程500的描述仅仅是为了示例和说明，而不限定本申请的适用范围。对于本领域技术人员来说，在本申请的指导下可以对流程500进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在本申请的范围之内。
图5是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备140的框图。处理设备140可以获取原始数据，并基于原始数据确定目标函数的权重参数后，使用该目标函数重建图像。如图5所示，处理设备140可以包括获取模块510、确定模块520、以及重建模块630。
获取模块510可以获取数据。
在一些实施例中，获取模块510可以获取原始数据。所述原始数据可以包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据。在一些实施例中，获取模块510可以从图像重建系统100的至少一个组件(例如扫描设备110、终端130、存储设备150等)获得所述原始数据。例如，获取模块510可以直接从扫描设备110处获取所述原始数据。可替代地或另外地，获取模块510可以经由网络120从外部源获得原始数据。例如，获取模块510可以从医学数据库获得原始数据。
确定模块520可以基于所获取的数据确定一个或多个结果。
在一些实施例中，确定模块520可以至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数。所述权重参数与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度相关，所述权重参数与采集角度与设定中心采集角度的差值负相关。为确定对应于每个采集角度的权重参数，确定模块520可以基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定第一数值。所述第一数值与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度正相关，还与其采集角度与设定中心采集角度的差值负相关。确定模块520进一步的基于所述第一数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定所述权重参数。所述初始权重参数至少基于所述原始数据的信噪比确定。可选地，为确定对应于每个采集角度的权重参数，确定模块520可以基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定角度范围。所述角度范围与探测单元对应的锥角角度正相关。继而，确定模块520可以基于所述角度范围以及设定中心采集角度确定各采集角度所属的角度区间，并至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值：与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值大于与设定中心采集角度差值超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值。随后，确定模块520可以基于各采集角度对应的第二数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定各采集角度的权重参数。所述第二数值可以选自数值区间[0，1。在一些实施例中，为至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值，确定模块520可以获取过渡范围，并当采集角度与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围时，确定所述采集角度对应的第二数值为1。当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围与过渡范围之和时，确定所述采集角度对应的第二数值为0。当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围但不超过所述角度范围与过渡范围之和时，确定所述采集角度对应的第二数值选自数值区间(0，1)。
重建模块530可以重建图像。
在一些实施例中，重建模块30基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。
关于处理设备140中的各模块的描述可以参考本申请的流程图部分。
应当理解，图5所示的系统及其模块可以利用各种方式来实现。例如，在一些实施例中，系统及其模块可以通过硬件、软件或者软件和硬件的结合来实现。其中，硬件部分可以利用专用逻辑来实现；软件部分则可以存储在存储器中，由适当的指令执行系统，例如微处理器或者专用设计硬件来执行。本领域技术人员可以理解上述的方法和系统可以使用计算机可执行指令和/或包含在处理器控制代码中来实现，例如在诸如磁盘、CD或DVD-ROM的载体介质、诸如只读存储器(固件)的可编程的存储器或者诸如光学或电子信号载体的数据载体上提供了这样的代码。本申请的系统及其模块不仅可以有诸如超大规模集成电路或门阵列、诸如逻辑芯片、晶体管等的半导体、或者诸如现场可编程门阵列、可编程逻辑设备等的可编程硬件设备的硬件电路实现，也可以用例如由各种类型的处理器所执行的软件实现，还可以由上述硬件电路和软件的结合(例如，固件)来实现。
需要注意的是，以上对于处理设备140及其模块的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解该系统的原理后，可能在不背离这一原理的情况下，对各个模块进行任意组合，或者构成子系统与其他模块连接。例如，在一些实施例中，图5中披露的获取模块、确定模块、以及重建模块可以是一个系统中的不同模块，也可以是一个模块实现上述的两个或两个以上模块的功能。又例如，处理设备140中各个模块可以共用一个存储模块，各个模块也可以分别具有各自的存储模块。诸如此类的变形，均在本申请的保护范围之内。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：通过对大锥角区域的探测单元获取的扫描投影数据在图像重建过程中的权重参数进行调整，使更多的扫描投影数据参与重建过程，以提升图像重建的质量。同时保持基于小锥角区域的探测单元获取的扫描投影数据得到的重建图像质量较好。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本申请中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、VisualBasic、Fortran2003、Perl、COBOL2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或处理设备上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)，或连接至外部计算机(例如通过因特网)，或在云计算环境中，或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的处理设备或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (18)

1.一种图像重建的方法，其特征在于，所述方法包括：
获取原始数据，所述原始数据包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据；
至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数；所述权重参数影响其对应采集角度下的原始数据对图像重建的参与量；所述权重参数与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度相关，所述权重参数与采集角度与设定中心采集角度的差值负相关；所述锥角为射线放射源所发出的锥形束的中心平面与相应排探测单元接收到的扇形束所在平面形成的夹角；所述设定中心采集角度为设定目标相位对应的数据采集时刻的采集角度；
基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中对应于多个采集角度的权重参数，包括：
对于每一个采集角度：
基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定第一数值；所述第一数值与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度正相关；
基于所述第一数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定所述权重参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，各采集角度的第一数值还与其采集角度与设定中心采集角度的差值负相关。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中对应于多个采集角度的权重参数包括：
基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定角度范围；所述角度范围与探测单元对应的锥角角度正相关；
基于所述角度范围以及设定中心采集角度确定各采集角度所属的角度区间；
至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值：与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值大于与设定中心采集角度差值超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值；
基于各采集角度对应的第二数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定各采集角度的权重参数。
5.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述初始权重参数至少基于所述原始数据的信噪比确定。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二数值选自数值区间[0，1]。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值还包括：
获取过渡范围；
当采集角度与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围时，所述采集角度对应的第二数值为1；
当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围与过渡范围之和时，所述采集角度对应的第二数值为0；
当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围但不超过所述角度范围与过渡范围之和时，所述采集角度对应的第二数值选自数值区间(0，1)。
8.根据权利要求1所述的方法，在对心脏图像进行重建时，所述设定目标相位为心脏的运动平缓状态。
9.一种图像重建系统，其特征在于，所述系统包括获取模块、确定模块以及重建模块，
所述获取模块，用于获取原始数据，所述原始数据包括在多个采集角度下由探测设备的一排或多排探测单元所获取的扫描投影数据；
所述确定模块，用于至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中分别对应于多个采集角度的权重参数；所述权重参数影响其对应采集角度下的原始数据对图像重建的参与量；所述权重参数与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度相关，所述权重参数与采集角度与设定中心采集角度的差值负相关；所述锥角为射线放射源所发出的锥形束的中心平面与相应排探测单元接收到的扇形束所在平面形成的夹角；所述设定中心采集角度为设定目标相位对应的数据采集时刻的采集角度；
所述重建模块，用于基于所述目标重建函数，以及所述原始数据，获取目标重建图像。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，为至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中对应于多个采集角度的权重参数，所述确定模块进一步用于：
对于每一个采集角度：
基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定第一数值；所述第一数值与所述一排或多排探测单元对应的锥角角度正相关；
基于所述第一数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定所述权重参数。
11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，各采集角度的第一数值还与其采集角度与设定中心采集角度的差值负相关。
12.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，为至少基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置，确定目标重建函数中对应于多个采集角度的权重参数，所述确定模块进一步用于：
基于所述一排或多排探测单元在所述探测设备中的位置确定角度范围；所述角度范围与探测单元对应的锥角角度正相关；
基于所述角度范围以及设定中心采集角度确定各采集角度所属的角度区间；
至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值：与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值大于与设定中心采集角度差值超过所述角度范围的采集角度对应的第二数值；
基于各采集角度对应的第二数值，以及所述目标重建函数中的初始权重参数，确定各采集角度的权重参数。
13.根据权利要求10或12所述的系统，其特征在于，所述初始权重参数至少基于所述原始数据的信噪比确定。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述第二数值选自数值区间[0，1]。
15.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，为至少基于所述角度区间确定各采集角度对应的第二数值，所述确定模块进一步用于：
获取过渡范围；
当采集角度与设定中心采集角度差值不超过所述角度范围时，所述采集角度对应的第二数值为1；
当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围与过渡范围之和时，所述采集角度对应的第二数值为0；
当采集角度与设定中心采集角度差值超过所述角度范围但不超过所述角度范围与过渡范围之和时，所述采集角度对应的第二数值选自数值区间(0，1)。
16.根据权利要求9所述的系统，在对心脏图像进行重建时，所述设定目标相位为心脏的运动平缓状态。
17.一种图像重建装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行如权利要求1-8任意一项所述的图像重建方法。
18.一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，其特征在于，当计算机读取存储介质中的计算机指令后，计算机执行如权利要求1-8任意一项所述的图像重建方法。
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