CN112446930A - 用于图像重建的方法、成像系统以及存储有对应程序的介质 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于图像重建的方法、成像系统以及存储有对应程序的介质。所述用于图像重建的方法包括：获取与投影数据对应的计数信息；根据所述计数信息确定所述投影数据的计数等级，该计数等级至少包括第一计数等级与第二计数等级；对具有第一计数等级的投影数据进行第一处理；以及利用经第一处理的具有第一计数等级的投影数据与未经处理的具有第二计数等级的投影数据进行图像重建。

Description

用于图像重建的方法、成像系统以及存储有对应程序的介质

技术领域

本发明涉及医学成像技术领域，特别涉及用于图像重建的方法和系统。本发明还特别涉及成像系统、执行上述方法的处理器以及存储有能够实现上述方法的计算机程序的计算机可读存储介质。

背景技术

作为使用放射线的放射线诊断装置，已知有X射线计算机断层摄影装置、正电子发射计算机断层摄影(PET)装置等。这些放射线诊断装置通过提供基于各自特性的图像，使得医师能够基于图像对患者进行诊断。例如，X射线计算机断层摄影装置将X射线朝向被检体照射，用放射线检测器检测透射被检体或由被检体散射的X射线；并且，X射线计算机断层摄影装置用数据采集系统(DAS)收集来自于放射线检测器的电信号，基于收集的电信号生成被检体的透视图像、断层图像或3维图像的数据。

作为一般的X射线计算机断层摄影装置的DAS，已知有光子计数模式。在光子计数模式中，DAS对通过放射线检测器检测出X射线而生成的电信号进行计数，将该计数值作为X射线的光子数间接地检测，从而能够将光谱作为投影数据进行收集以生成CT图像。

对于当前的光子计数型CT，如果放射线剂量较低或者被成像对象尺寸(体积)较大，DAS的检测单元所计数的光子数量较少，从而使得从投影数据重建的图像中出现较多的细条纹伪像，而在光子数量极少的情况下，从投影数据重建的图像中不但出现较多的细条纹伪像，而且还带有较多的宽条纹伪像。

另外一方面，DAS通常具有数量很多的检测单元(例如，888个)，每一个检测单元所计数的光子数量由于各种因素可能会有很大的差异；例如，一个区域的检测单元所计数的光子数量较多(即，从该区域重建的图像中的伪像较少或几乎不存在)，而另一个区域的检测单元所计数的光子数量较少(即，从该区域重建的图像中的伪像较多)。在此情况下，如果按照现有的方法对全部投影数据进行相同平滑处理，反而可能会导致对投影数据中不需要被平滑的数据(例如，检测单元所计数的光子数量较多的区域)进行不必要的平滑，从而导致由此重建的部分图像的分辨率、对比度等被不必要地降低。

发明内容

本发明的目的正在于克服现有技术中的上述和/或其他问题，其可以通过基于DAS的每一个检测单元上的计数信息来对投影数据进行选择性处理或差异化处理，从而在不增加放射线剂量或者被成像对象尺寸较大的情况下，有效地减少由投影数据重建的图像中的条纹伪像，同时避免投影数据经受不必要的平滑或过度平滑而导致的图像分辨率或对比度降低。

根据本发明的第一方面，提供一种用于图像重建的方法，所述方法包括：获取与投影数据对应的计数信息；根据所述计数信息确定所述投影数据的计数等级，该计数等级至少包括第一计数等级与第二计数等级；对具有第一计数等级的投影数据进行第一处理；以及利用经第一处理的具有第一计数等级的投影数据与未经处理的具有第二计数等级的投影数据进行图像重建。采用该方法，可以在获取到投影数据以及与之对应的计数信息之后，自动对投影数据进行分级并且根据投影数据的计数等级来对投影数据进行处理，最后利用经处理的投影数据和未经处理的投影数据进行图像重建。该方法能够在不增加放射线剂量或者被成像对象尺寸较大的情况下，基于投影数据的计数等级来实现投影数据的差异化或针对性处理，从而使得由全部投影数据所重建的图像中的部分区域的成像效果(该部分区域的成像效果可能不理想)得以提升，而不会不必要地对所重建的图像中的其他区域的成像效果(这些区域的成像效果可能已满足期望)造成影响(例如，使分辨率或对比度降低)，同时节约计算资源和时间。

较佳地，所述第一处理包括：对所述具有第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第一平滑处理。以此方式，可以减少由该投影数据重建的图像中的第一类型的伪像。

较佳地，所述第一处理还包括：将经受所述第一平滑处理的具有第一计数等级的投影数据与该具有第一计数等级的投影数据的原始数据按第一比例进行融合。以此方式，可以在某种程度上恢复由于第一平滑处理而牺牲的分辨率(即，恢复细节信息)。

较佳地，所述方法还包括：对所述经第一处理的具有第一计数等级的投影数据进行第二处理，其中所述第二处理不同于所述第一处理。

较佳地，所述第二处理包括：对所述经第一处理的具有第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第二平滑处理。第二处理可以在一定程度上提高由该投影数据所重建的图像的质量，例如减少图像中的第二类型的伪像。

较佳地，所述第二处理还包括：将经受所述第二平滑处理的具有第一计数等级的投影数据与该具有第一计数等级的投影数据的原始数据按第二比例进行融合。同样，以此方式，可以在某种程度上恢复由于第二平滑处理而牺牲的分辨率(即，恢复细节信息)。

较佳地，对具有第三计数等级的投影数据进行第三处理并且利用经第三处理的具有第三计数等级的投影数据进行图像重建，其中所述第三处理不同于所述第一处理。

较佳地，所述第三处理包括：对所述具有第三计数等级的投影数据进行多次迭代的第三平滑处理。

较佳地，所述第三处理还包括：将经受所述第三平滑处理的具有第三计数等级的投影数据与该具有第三计数等级的投影数据的原始数据按第三比例进行融合。

较佳地，所述平滑处理包括进行通道滤波、行滤波和视角滤波中的一种或多种。

较佳地，所述方法还包括：根据所述投影数据的计数等级的确定结果，通过噪声降低比预测模型预测经处理的投影数据的噪声降低比。更佳地，所述方法还包括：基于所预测的噪声降低比，重新确定所述投影数据的计数等级以改变具有不同计数等级的投影数据的占比。噪声降低比预测可以作为参考信息提供给用户，以便用户对重建的图像的分辨率、噪声降低等信息有着初步的了解，之后，用户可以综合考虑这样的参考信息以及他所见到的重建图像，来判断重建图像是否符合用户预期的效果，从而确定是否有必要重新确定投影数据的计数等级来获得具有更加期望的噪声降低比的图像。此外，噪声降低比预测模型可以有助于根据期望的噪声降低比来自适应地调整不同计数等级的投影数据的占比，从而实现更加智能化的图像重建。

根据本发明的第二方面，提供了一种系统，其包括用于执行上述方法的处理器。

根据本发明的第三方面，提供了一种成像系统，所述系统包括：数据采集装置，配置成采集对光进行计数的计数信息，所述数据采集装置能够将所述计数信息转换为投影数据；以及图像重建装置，配置成接收来自于所述数据采集装置的所述计数信息或所述投影数据并且执行上述方法。

根据本发明的第四方面，提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上所述的方法的步骤。

通过下面的详细描述、附图以及权利要求，其他特征和方面会变得清楚。

附图说明

通过结合附图对于本发明的示例性实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明示例性实施例的方法所适用的CT成像系统10；

图2是图1所示的示例CT成像系统的示意性框图；

图3是根据本发明的示例性实施例的用于图像重建的方法300的流程图；

图4示出描述噪声降低比与计数等级确定结果之间的关系的示例模型；

图5A-5F示出了现有CT成像设备所重建的图像(图5A/5C/5E中所示)与利用本发明的方法进行重建的图像(图5B/5D/5F中所示)的对比图；

图6示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于图像重建的过程600的流程图；

图7示出了进行如图6所示的示例性过程600中的部分步骤而重建的图像的效果图；以及

图8示出根据本发明实施例的电子设备800的示例。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

针对计算机断层摄影(CT)系统描述本发明的操作环境。本领域技术人员将理解，本发明适用于其他使用光子计数型数据采集系统(DAS)的成像设备。此外，将针对X射线的检测和转换来描述本发明的方法。然而，本领域技术人员将进一步认识到，本发明同样适用于其他高频电磁能的检测和转换。

图1示出根据本发明示例性实施例的方法所适用的CT成像系统10。图2是图1所示的示例CT成像系统的示意性框图。

参见图1，CT成像系统10被示出为包括扫描架12。扫描架12具有X射线源14，X射线源14朝向扫描架12的相对侧上的检测器组件或准直器18投射X射线束。

参见图2，检测器组件18包括多个检测器单元20和数据采集系统(DAS)32。多个检测器单元20以光子计数方式感测穿过对象22的经投射的X射线16，其通过对穿过对象22的X射线的光进行计数来辨别透射的X射线的能量值。

DAS 32根据检测器单元20的计数结果，按照X射线管球的相位收集X射线在多个检测器单元20中的检测位置、X射线入射到检测器单元20中的时刻的能量值作为计数信息，将收集到的计数信息转换为投影数据以供后续处理。在采集X射线投影数据的扫描期间，扫描架12以及安装于其上的部件绕着旋转中心24旋转。

扫描架12的旋转和X射线源14的操作由CT系统10的控制机构26控制。控制机构26包括向X射线源14提供功率和定时信号的X射线控制器28以及控制扫描架12的旋转速度和位置的扫描架电机控制器30。图像重建装置34从DAS 32接收投影数据并且执行图像重建。重建的图像作为输入传输至计算机36，计算机36将图像存储在大容量存储装置38中。

计算机36还通过控制台40从操作员接收命令和扫描参数，控制台40具有某种形式的操作员界面，例如键盘、鼠标、语音激活控制器或任何其他合适的输入装置。相关联的显示器42允许操作员观察来自计算机36的重建图像和其他数据。操作者提供的命令和参数由计算机36使用，以向DAS 32、X射线控制器28和扫描架电机控制器30提供控制信号和信息。另外，计算机36操作工作台电机控制器44，其控制工作台46以定位对象22和扫描架12。特别地，工作台46使对象22全部或部分地移动通过图1的扫描架开口48。

上面仅描述了适于应用本发明的方法的成像系统的一个示例，本领域技术人员将认识到，本发明的方法同样可以适用于包括以光子计数方式进行检测的检测器组件的任何其他成像系统或设备。

根据本发明的实施例，提供了一种用于图像重建的方法。参考图3，图3是根据本发明的示例性实施例的用于图像重建的方法300的流程图。该第一实施例以该方法300应用于图1所示的CT成像系统来举例说明。如图3所示，根据第一实施例的用于图像重建的方法300可以包括以下步骤S310至S370。

在步骤S310中，获取与投影数据对应的计数信息。

投影数据可以来自于成像设备的数据采集系统(DAS)，也可以被预先保存在存储器中。在本发明的一些实施例中，投影数据可以是从以光子计数方式进行检测的检测器组件(即，检测器单元与DAS)所采集的计数信息转换而来的。如此，与投影数据对应的计数信息可以从检测器组件直接获取，或者可以通过对投影数据进行逆变换而获得。计数信息可以是DAS对X射线的光进行计数的光子计数值，或者可以是从该光子计数值转换得到的相应电信号值。作为示例，投影数据可以通过对光子计数值或相应电信号值进行对数变换来得到。在此情况下，计数信息可以通过对投影数据进行指数变换(对数变换的逆变换)来获得。

在步骤S330中，根据所述计数信息确定所述投影数据的计数等级。

计数等级可以包括一个或多个计数等级，其基于计数等级阈值来确定。在本发明的一些实施例中，计数等级阈值至少包含第一阈值和第二阈值，其中第二阈值大于第一阈值。相应地，计数等级可以至少包括第一计数等级与第二计数等级。计数等级阈值可以由用户或开发者预先设定，并且可以对计数等级阈值进行修改来调整投影数据的计数等级的确定结果。

具体地，确定计数信息(即，光子计数值或相应电信号值)是否小于第一阈值。如果投影数据的计数信息小于第一阈值，则将对应于该计数信息的投影数据确定为具有第一计数等级。如果投影数据的计数信息大于第二阈值，则将对应于该计数信息的投影数据确定为具有第二计数等级。例如，对于X射线CT设备而言，光子计数值可以是各检测器单元所接收到的X射线的光的能量值的数量信息。在此情况下，多个投影数据中的计数值小于第一阈值的那些投影数据可以被确定为具有第一计数等级，而计数值大于第二阈值的投影数据可以被确定为具有第二计数等级。

在本发明的一些实施例中，计数等级可以进一步包括第三计数等级。在此情况下，如果投影数据的计数信息大于第一阈值且小于第二阈值，则将对应于该计数信息的投影数据确定为具有第三计数等级。

可选地，计数等级可以进一步包括更多的计数等级，例如第四计数等级、第五计数等级等等。如此，可以定义更多的计数等级阈值(例如，第三阈值或第四阈值)来为投影数据确定其所属的计数等级。注意，本文描述的计数等级的定义只是一种示例，用户可以根据需要采用各种定义方式，来实现用户定制化。

注意，所描述的计数等级的确定只是为了将计数信息满足特定条件的投影数据与计数信息不满足特定条件的投影数据区分开来，以便于后续的差异化处理。本领域技术人员完全可以构想到利用其它等同的方式来对多个投影数据进行区分，例如采用不同的分值、不同的标签、不同的描述符等等。因此，本文所述的“计数等级”应当做广义的解释，而不限于表示“程度”、“级别”等含义。例如，为不同的投影数据分配不同的计数等级仅仅表示对不同的投影数据进行区分，而不代表某一计数等级的投影数据必然优于另一计数等级的投影数据。

在步骤S350中，对具有第一计数等级的投影数据进行第一处理。

在本发明的一些实施例中，第一处理可以包括：对具有第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第一平滑处理。第一处理可以在一定程度上提高由该投影数据所重建的图像的质量，例如减少图像中的第一类型的伪像或者降低噪声。第一处理可以包括利用第一平滑滤波器对投影数据进行N次滤波，N为大于零的整数。在投影数据是用于重建三维图像的三维数据的情况下，第一平滑滤波器可以是对任一维度的数据进行滤波的一个或多个滤波器。在本文中，利用术语“通道”、“行”和“视图”来表示三维数据的三个维度。如此，第一平滑滤波器可以包括通道滤波器、行滤波器或视角滤波器(沿着采样角度方向进行滤波)中的一种或多种。换而言之，第一处理可以是对三维投影数据中的任一维度或多个维度的数据进行平滑滤波，由此去除由此重建的图像中的条纹伪像并且降低噪声。

可选地，第一处理还可以包括：将经受第一平滑处理的具有第一计数等级的投影数据与具有第一计数等级的投影数据的原始数据按第一比例进行融合。对具有第一计数等级的投影数据进行第一平滑处理难免会降低由其重建的图像的清晰度或分辨率(例如，由于平滑滤波器所做的平滑滤波导致)。因此，在本发明的一些实施例中，如果用户希望提高图像的分辨率而不在意图像中的第一类型的伪像或噪声出现或稍微变得明显，可以将经受第一平滑处理的投影数据与其原始数据按第一比例进行融合，然后将融合的投影数据用于图像重建。构想到，第一处理还可以包括以其他方式对数据进行修改。

可选地，在本发明的一些实施例中，还可以对经第一处理的具有第一计数等级的投影数据进行第二处理，并且利用经第二处理的具有第一计数等级的投影数据来进行图像重建，其中第二处理与第一处理不同。在本发明的一些实施例中，第二处理可以包括：对所述经第一处理的具有第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第二平滑处理。第二处理可以在一定程度上进一步提高由该投影数据所重建的图像的质量，例如附加地减少图像中的第二类型的伪像或者降低噪声。第二平滑处理可以包括利用第二平滑滤波器对投影数据进行M次滤波，M为大于零的整数。在投影数据是用于重建三维图像的三维数据的情况下，第二平滑滤波器可以是对任一维度的数据进行滤波的一个或多个滤波器。例如，第二平滑滤波器可以包括通道滤波器、行滤波器或视角滤波器中的一种或多种。换而言之，第二处理可以是对三维投影数据中的任一维度或多个维度的数据进行滤波，由此去除由此重建的图像中的第二类型的条纹伪像并且降低噪声。

在第一处理和第二处理分别是利用第一或第二平滑滤波器对投影数据进行滤波的情况下，第一平滑滤波器的滤波程度不同于第二平滑滤波器的滤波程度，以用于去除由此重建的图像中的不同类型的(例如，宽的和细的)条纹伪像并且降低噪声。特别地，滤波次数可以相同(即，N＝M)，也可以不同(N≠M)。优选地，在本发明的一些实施例中，第二平滑滤波器比第一平滑滤波器更加柔和(即，滤波程度较低)，并且N>M。在此情况下，利用第一平滑滤波器的第一处理以及后续的融合过程(在下文中描述)可以减少重建的图像中的细条纹伪像并且避免过渡平滑，而利用第二平滑滤波器的第二处理以及后续的融合过程(在下文中描述)可以减少重建的图像中的宽条纹伪像并且降低噪声。

可选地，第二处理还可以包括：将经受第二平滑处理的具有第一计数等级的投影数据与该具有第一计数等级的投影数据的原始数据按第二比例进行融合。对具有第一计数等级的投影数据进行第二平滑处理难免会降低由其重建的图像的清晰度或分辨率(例如，由于平滑滤波器所做的平滑滤波导致)。因此，在本发明的一些实施例中，如果用户希望提高图像的分辨率而不在意图像中的第二类型的伪像或噪声出现或稍微变得明显，可以将经受第二平滑处理的投影数据与其原始数据按第二比例进行融合，然后将融合的投影数据用于图像重建。构想到，第二处理还可以包括以其他方式对数据进行修改。

在计数等级可以进一步包括第三计数等级的情况下，可以对具有第三计数等级的投影数据进行第三处理。在本发明的一些实施例中，由具有第三计数等级的投影数据重建的图像中可能存在第二类型的伪像而不存在第一类型的伪像，因此无需对具有第三计数等级的投影数据进行如上文所述的第一处理。在此情况下，第三处理可以与第二处理相同。第三处理可以包括：对具有第三计数等级的投影数据进行多次迭代的第三平滑处理。第三处理可以在一定程度上提高由该投影数据所重建的图像的质量，例如减少图像中的第二类型的伪像或者降低噪声。第三处理可以包括利用如上所述的第二平滑滤波器对投影数据进行M次滤波，M为大于零的整数。也就是说，与第二处理相同，第三处理可以是对三维投影数据中的任一维度或多个维度的数据进行滤波，由此去除由此重建的图像中的第二类型的条纹伪像并且降低噪声。

可选地，在本发明的一些实施例中，第三处理还可以包括：将经受所述第三平滑处理的具有第三计数等级的投影数据与该具有第三计数等级的投影数据的原始数据按第三比例进行融合。对具有第三计数等级的投影数据进行第三平滑处理难免会降低由其重建的图像的清晰度或分辨率(例如，由于平滑滤波器所做的平滑滤波导致)。因此，在第三处理与第二处理相同的情况下，如果用户希望提高图像的分辨率而不在意图像中的第二类型的伪像或噪声出现或稍微变得明显，可以将经受第三处理的具有第三计数等级的投影数据与具有第三计数等级的投影数据的原始数据按第三比例(可以等于第二比例)进行融合，然后将融合的投影数据用于图像重建。构想到，第三处理还可以包括以其他方式对数据进行修改。

第一、第二或第三比例可以由用户或开发者来定义，并且可以对第一、第二或第三比例进行修改来分别调整原始投影数据与经受平滑处理后的投影数据的融合结果。第一比例、第二比例和第三比例可以相同，也可以不同。第一比例、第二比例或第三比例(即，处理后的投影数据：先前投影数据)可以介于0％～100％之间。

在步骤S370中，利用经第一处理的具有第一计数等级的投影数据与未经处理的具有第二计数等级的投影数据进行图像重建。

图像重建可以是对投影数据进行滤波反投影来重建CT图像，其可以由如图2中所示的图像重建装置34来实现，或者可以由另一计算设备来实现。

在本发明的一些实施例中，在计数等级可以至少包括第一计数等级和第二计数等级的情况下，利用经受第一处理(或者经受第一处理和第二处理)的具有第一计数等级的投影数据进行图像重建；对于具有第二计数等级的投影数据，不进行任何后续处理，并且将这些投影数据直接用于图像重建。例如，在一些情况下，原始投影数据中的部分数据足以用来重建出具有期望效果的图像部分，所以不对这些投影数据进行处理，以避免分辨率或对比度的不必要的降低。可选地，如前文所述，在计数等级进一步包括第三计数等级的情况下，可以利用经处理的具有第一计数等级的投影数据、经受第三处理的具有第三计数等级的投影数据以及未经处理的具有第二计数等级的投影数据进行图像重建。也就是说，最终得到的图像是从经处理的投影数据(具有第一计数等级和/或第三计数等级)和未经处理的投影数据(具有第二计数等级)两者重建而来的。

以上描述了根据本发明示例性实施例的用于图像重建的方法。采用该方法，可以在获取到投影数据以及与之对应的计数信息之后，基于计数等级阈值自动对投影数据进行分级并且根据投影数据的计数等级来对投影数据进行选择性处理，最后利用经处理的投影数据和未经处理的投影数据进行图像重建。该方法能够在不增加放射线剂量或者被成像对象尺寸较大的情况下，基于投影数据的计数等级来实现投影数据的差异化或针对性处理，从而使得由全部投影数据所重建的图像中的部分区域的成像效果(该部分区域的成像效果可能不理想)得以提升，而不会不必要地对所重建的图像中的其他区域的成像效果(这些区域的成像效果可能已满足期望)造成影响(例如，使分辨率或对比度降低)，同时节约计算资源和时间。此外，根据本发明的可选或优选实施例，本发明的方法通过根据不同计数等级采取不同的数据平滑与数据融合策略，可以有效地降低所重建的图像中的宽条纹伪像和/或细条纹伪像，同时保证信号较低情况下的图像分辨率，以向用户提供具有更好的临床诊断意义的图像，以及具有期望噪声降低表现的图像。

与上述方法类似，本发明还提供了相应的成像系统。该系统包括：数据采集装置，配置成采集对光进行计数的计数信息，所述数据采集装置能够将所述计数信息转换为投影数据；图像重建装置，配置成接收来自于所述数据采集装置的所述计数信息或所述投影数据并且执行上文所描述的方法(即，每一步骤的动作)。数据采集装置可以类似于前文关于图2描述的DAS 32，其可以采集对入射的放射线(诸如，X射线、γ射线以及其他放射线)的光进行计数的计数信息并且将计数信息转换为投影数据。计数信息或投影数据可以经由有线或无线通信链路直接传输至图像重建装置，或者可以被存储在存储器上，进而经由存储器传递至图像重建装置。图像重建装置可以类似于前文关于图2描述的图像重建装置34，其可以从数据采集装置或存储器接收来自于数据采集装置的计数信息或投影数据，进而执行上文描述的用于图像重建的方法。

可选地，在本发明的一些实施例中，根据投影数据的计数等级的确定结果，通过噪声降低比预测模型来预测经融合的投影数据的噪声降低比。噪声降低比可以表示处理后的全部投影数据与原始投影数据相比、小信号相对于大信号的占比的变化。该模型可以是根据实验预先确定的。例如，参考图4，已经从具有不同剂量水平的20组水模数据仿真了描述噪声降低比(纵坐标)与计数等级确定结果(横坐标，例如可以是最小的50个信道DAS计数值的平均值)之间的关系的模型，即通过实验数据，可以拟合出阈值选取和降噪特性的关系。可以理解到，图4所示的模型仅仅是能够实现噪声降低比预测的模型的示例，本领域技术人员能够构想到其他的模型来进行噪声降低比预测。噪声降低比预测可以作为参考信息提供给用户，以便用户对重建的图像的分辨率、噪声降低等信息有着初步的了解，之后，用户可以综合考虑这样的参考信息以及他所见到的重建图像，来判断重建图像是否符合用户预期的效果，从而确定是否有必要重新确定投影数据的计数等级来获得具有更加期望的噪声降低比的图像。此外，噪声降低比预测模型可以有助于根据期望的噪声降低比来自适应地调整不同计数等级的投影数据的占比，从而实现更加智能化的图像重建。

可选地，在本发明的一些实施例中，根据所预测的噪声降低比，可以重新确定投影数据的计数等级以改变具有不同计数等级的投影数据的占比，并且基于重新确定的计数等级，对投影数据进行处理以改变成像效果；或者，可以改变第一比例或第二比例以重新对经受平滑处理的投影数据与其原始数据进行融合，并且将重新融合的投影数据用于图像重建，从而获得具有期望效果的图像(例如，在分辨率、条纹减少、噪声降低等因素之间做权衡)。

可选地，在本发明的一些实施例中，还可以根据预测结果来设定期望的噪声降低比，由此自适应地调整计数等级阈值和/或第一/第二比例以重新生成经处理的投影数据，以代替先前处理的投影数据来进行图像重建。参考图5A-5F，其中示出了现有CT成像设备所重建的图像(图5A/5C/5E)与利用本发明的方法进行重建的图像(图5B/5D/5F)的对比图。参见图5A和5B，可以清楚地看出利用本发明的方法进行重建的图像中的条纹伪像(箭头处)变淡了或甚至被消除了；参见图5C和5D，可以清楚地看出利用本发明的方法进行重建的图像中的左侧肝脏区域内的条纹伪像减少了；参见图5E和5F，可以清楚地看出利用本发明的方法进行重建的图像中的宽条纹伪像和细条纹伪像都变淡了，并且全都实现图像具有较佳的分辨率和对比度。

参考图6，其中示出了根据本发明的另一个示例性实施例的用于图像重建的过程600的流程图。根据该另一个实施例的用于图像重建的过程600的部分细节与根据前述示例性实施例的用于图像重建的方法300是相同或相似的，在此不再赘述。如图6所示，根据用于图像重建的过程600可以包括以下步骤S610至S670。

在步骤S610中，首先获取投影数据以及与之对应的计数信息。该步骤S610与前文描述的步骤S310类似，因此不再赘述。

在步骤S630，根据计数信息，确定投影数据的计数等级。该步骤S630与前文描述的步骤S330类似。从图中可见，在该示例性过程600中，投影数据被划分成三个计数等级，即低计数等级、中计数等级和高计数等级。低计数等级投影数据可以是其计数信息中的计数值小于第一阈值，中计数等级投影数据可以是其计数信息中的计数值小于第二阈值但大于或等于第一阈值，而高计数等级投影数据可以是其计数信息中的计数值大于或等于第二阈值。

在步骤S650中，基于投影数据的计数等级，对投影数据进行差异化处理。该步骤S650与前文描述的步骤S350的一部分类似。在示例中，针对中计数等级投影数据，可以仅执行步骤S655和S657，即利用相对柔和的平滑滤波器对投影数据进行滤波，然后适度地进行如前文所述的数据融合，从而减少重建的图像中的细条纹伪像以及噪声纹理，同时避免由于激进的平滑滤波器而引入的过度平滑。在示例中，针对低计数等级投影数据，可以执行步骤S651和S653，即利用相对激进的平滑滤波器对投影数据进行滤波，然后适度地进行如前文所述的数据融合，从而减少重建的图像中的宽条纹伪像并且保证一定的分辨率；随后，可选地，可以针对经受平滑处理和融合的低计数等级投影数继续执行步骤S655和S657，即利用相对柔和的平滑滤波器对融合的投影数据进行滤波，然后适度地进行如前文所述的数据融合，从而进一步减少重建的图像中的细条纹伪像以及噪声纹理。需要说明的是，图6中所示的三维平滑滤波器的每一个维度的滤波器仅仅是示例，本领域技术人员可以采用其他的滤波器，或者仅对三个维度中的部分维度进行滤波。此外，在这个示例中，滤波器前的标签“X*1”表示，以目标投影数据为中心的区域内的X个数据进行计算并且用计算值替换目标投影数据。计算可以包括求平均值、求中值、加权求平均值等等。在示例中，针对高计数等级投影数据，将其直接用于图像重建而不经受处理，因为假设该数据不会在重建的图像中引起由于缺乏光子导致的伪像。

注意，由于CT成像系统的每一次扫描成像的具体情况都不尽相同，所以即使在此示例的情况下，投影数据不一定都会被分成三个计数等级，可能不会对投影数据进行步骤S651-S657中的全部步骤，所以在图6中使用虚线框分别标识步骤S651与S653，以及步骤S655和S657，以表示这些步骤不一定都会执行。另外，在此示例的情况下，也有可能不存在高计数等级投影数据，因此没有投影数据会被直接用于图像重建。

可选地，在步骤S660中，通过噪声降低比预测模型(例如，如图6所示的模型)对经受处理和融合的投影数据进行噪声比降低预测，以便如前文所述那样，根据预测结果对计数等级的确定(例如，阈值选择)和/或融合比例进行手动或自适应调整，从而重建出更加符合需要的图像。

在步骤S670中，对经受处理的低计数等级投影数据、经受处理的中计数等级投影数据和未经受处理的高计数等级投影数据进行图像重建以生成图像。

参考图7，其中具体示出了进行如图6所示的示例性过程600中的部分步骤而重建的图像的效果图。从图7可以清楚地看出，利用激进的滤波器进行处理和融合之后，重建图像中的宽条纹伪像明显减少了，同时保证了较好的分辨率；之后，利用柔和的滤波器进行处理和融合之后，重建图像中的细条纹伪像明显减少了，同时进一步去除了一些噪声纹理。相比于现有技术中对全部投影数据进行无差异、统一的处理，根据该过程600处理的投影数据，可以提供较佳纹理、较少条纹伪像、较佳对比度、具有更多诊断值的图像以及更好的细节分辨率的图像。

以上描述的技术和/或实施例中的一个或多个可采用硬件和/或软件实现或包括硬件和/或软件，例如，在一个或多个计算设备上执行的模块或装置(例如，图像重建装置34)。当然，本文所描述的模块或装置示出了各种功能并且不限于限制任何实施例的结构和功能。相反，可通过根据各种设计考虑的更多或更少的模块或装置不同地划分并执行各个模块或装置的功能。

示例性计算设备

图8示出根据本发明实施例的电子设备800的示例。电子设备800包括：一个或多个处理器820；存储装置810，用于存储一个或多个程序，当所述一个或多个程序被所述一个或多个处理器820执行，使得所述一个或多个处理器820实现本发明实施例所提供的用于图像重建的方法。处理器诸如例如，数字信号处理器(DSP)、微控制器、专用集成电路(ASIC)或微处理器。

图8所示的电子设备800仅仅是一个示例，不应对本发明实施例的功能和使用范围带来任何限制。

如图8所示，电子设备800以通用计算设备的形式表现。电子设备800的组件可以包括但不限于：一个或者多个处理器820，存储装置810，连接不同系统组件(包括存储装置810和处理器820)的总线850。

总线850表示几类总线结构中的一种或多种，包括存储器总线或者存储器控制器，外国总线，图形加速端口，处理器或者使用多种总线结构中的任意总线结构的局域总线。举例来说，这些体系结构包括但不限于工业标准体系结构(ISA)总线，微通道体系结构(MAC)总线，增强型ISA总线、视频电子标准协会(VESA)局域总线以及外国组件互连(PCI)总线。

电子设备800典型地包括多种计算机系统可读介质。这些介质可以是任何能够被电子设备800访问的可用介质，包括易失性和非易失性介质，可移动的和不可移动的介质。

存储装置810可以包括易失性存储器形式的计算机系统可读介质，例如随机存取存储器(RAM)811和/或高速缓存存储器812。电子设备800可以进一步包括其它可移动/不可移动的、易失性/非易失性计算机系统存储介质。仅作为举例，存储系统813可以用于读写不可移动的、非易失性磁介质(图8未显示，通常称为“硬盘驱动器”)。尽管图8中未示出，可以提供用于对可移动非易失性磁盘(例如"软盘")读写的磁盘驱动器，以及对可移动非易失性光盘(例如CD-ROM，DVD-ROM或者其它光介质)读写的光盘驱动器。在这些情况下，每个驱动器可以通过一个或者多个数据介质接口与总线850相连。存储装置810可以包括至少一个程序产品，该程序产品具有一组(例如至少一个)程序模块，这些程序模块被配置以执行本发明各实施例的功能。

具有一组(至少一个)程序模块815的程序/实用工具814，可以存储在例如存储装置810中，这样的程序模块815包括但不限于操作系统、一个或者多个应用程序、其它程序模块以及程序数据，这些示例中的每一个或某种组合中可能包括网络环境的实现。程序模块815通常执行本发明所描述的任意实施例中的功能和/或方法。

电子设备800也可以与一个或多个外部设备860(例如键盘、指向设备、显示器870等)通信，还可与一个或者多个使得用户能与该电子设备800交互的设备通信，和/或与使得该电子设备800能与一个或多个其它计算设备进行通信的任何设备(例如网卡，调制解调器等等)通信。这种通信可以通过输入/输出(I/O)接口830进行。并且，电子设备800还可以通过网络适配器840与一个或者多个网络(例如局域网(LAN)、广域网(WAN)和/或公共网络，例如因特网)通信。如图8所示，网络适配器840通过总线850与电子设备800的其它模块通信。应当明白，尽管图中未示出，可以结合电子设备800使用其它硬件和/或软件模块，包括但不限于：微代码、设备驱动器、冗余处理单元、外部磁盘驱动阵列、RAID系统、磁带驱动器以及数据备份存储系统等。

处理器820通过运行存储在存储装置810中的程序，从而执行各种功能应用以及数据处理，例如实现本发明实施例所提供的一种用于图像重建的方法。

本文描述的技术可以用硬件、软件、固件或其任何组合来实现，除非具体描述为以特定方式实现。描述为模块或部件的任何特征也可以一起实现在集成逻辑设备中，或单独实现为离散但可互操作的逻辑设备。如果用软件实现，可以至少部分地通过包括指令的非瞬态处理器可读存储介质来实现该技术，当指令被执行时，执行上述方法中的一个或多个。非暂态处理器可读数据存储介质可以形成可包括封装材料的计算机程序产品的一部分。程序代码可以用高级过程编程语言或面向对象的编程语言来实现，以便与处理系统通信。如果需要，也可用汇编语言或机器语言来实现程序代码。事实上，本文中所描述的机制不限于任何特定的编程语言的范围。在任何情况下，该语言可以是编译语言或解释语言。

至少一些实施例的一个或多个方面可由存储在机器可读介质上的表示处理器中的各种逻辑的表示性指令来实现，该表示性指令在由机器读取时使得该机器制造用于执行本文中所描述的技术的逻辑。

此类机器可读存储介质可以包括但不限于通过机器或设备制造或形成的物品的非暂态的有形安排，其包括存储介质，诸如：硬盘；任何其他类型的盘，包括软盘、光盘、紧致盘只读存储器(CD-ROM)、紧致盘可重写(CD-RW)以及磁光盘；半导体器件，诸如只读存储器(ROM)、诸如动态随机存取存储器(DRAM)和静态随机存取存储器(SRAM)之类的随机存取存储器(RAM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、闪存、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)；相变存储器(PCM)；磁卡或光卡；或适于存储电子指令的任何其他类型的介质。

还可以经由利用许多传输协议(例如，帧中继、网际协议(IP)、传输控制协议(TCP)、用户数据报协议(UDP)、超文本传输协议(HTTP)等等)中的任何一种协议的网络接口设备，通过使用传输介质的通信网络来进一步发送或接收指令。

示例通信网络可包括局域网(LAN)、广域网(WAN)、分组数据网络(例如，因特网)、移动电话网络(例如，蜂窝网络)、普通老式电话(POTS)网络、以及无线数据网络(例如，称为

的电气与电子工程师协会(IEEE)802.11系列标准、称为

的IEEE 802.16系列标准)、IEEE 802.15.4系列标准、对等(P2P)网络等。在示例中，网络接口设备可包括用于连接到通信网络的一个或多个物理插口(jack)(例如，以太网、同轴、或电话插口)或者一根或多根天线。在示例中，网络接口设备可包括使用单输入多输出(SIMO)、多输入多输出(MIMO)、或多输入单输出(MISO)技术中的至少一种技术来无线地通信的多根天线。

术语“传输介质”应当认为包括能够存储、编码或承载供由机器执行的指令的任何无形介质，并且“传输介质”包括数字或模拟通信信号或者用于促进此类软件的通信的其他无形的介质。

至此，描述了根据本发明的用于图像重建的方法和系统，还介绍了能够实现所述方法的计算机可读存储介质。

通过本发明，可以在获取到投影数据以及与之对应的计数信息之后，自动对投影数据进行分级并且根据投影数据的计数等级来对投影数据进行处理，最后利用经处理的投影数据的未经处理的投影数据进行图像重建。该发明能够在不增加放射线剂量或者被成像对象尺寸较大的情况下，基于投影数据的计数等级来实现投影数据的差异化或针对性处理，从而使得由全部投影数据所重建的图像中的部分区域的成像效果(该部分区域的成像效果可能不理想)得以提升，而不会不必要地对所重建的图像中的其他区域的成像效果(这些区域的成像效果可能已满足期望)造成影响(例如，使分辨率或对比度降低)，同时节约计算资源和时间。

此外，根据本发明的可选或优选实施例，本发明通过对具有不同计数等级的投影数据采取不同的数据平滑与数据融合策略，可以有效地降低所重建的图像中的宽条纹伪像和/或细条纹伪像，同时保证信号较低情况下的图像分辨率，以向用户提供具有更好的临床诊断意义的图像，以及具有期望噪声降低表现的图像。

本发明还允许根据期望的噪声降低比自适应地调整对投影数据进行处理过程中的参数(例如，具有不同计数等级的投影数据的占比，和/或融合比例)，实现更加智能化的图像重建。

上面已经描述了一些示例性实施例。然而，应该理解的是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，还可以对上述示例性实施例做出各种修改。例如，如果所描述的技术以不同的顺序执行和/或如果所描述的系统、架构、设备或电路中的组件以不同方式被组合和/或被另外的组件或其等同物替代或补充，也可以实现合适的结果，那么相应地，这些修改后的其它实施方式也落入权利要求书的保护范围内。

Claims (15)

1.一种用于图像重建的方法，所述方法包括：

获取与投影数据对应的计数信息；

根据所述计数信息确定所述投影数据的计数等级，该计数等级至少包括第一计数等级与第二计数等级；

对具有所述第一计数等级的投影数据进行第一处理；以及

利用经第一处理的具有所述第一计数等级的投影数据与未经处理的具有所述第二计数等级的投影数据进行图像重建。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一处理包括：对具有所述第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第一平滑处理。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一处理还包括：将经受所述第一平滑处理的具有第一计数等级的投影数据与该具有第一计数等级的投影数据的原始数据按第一比例进行融合。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

对经第一处理的具有所述第一计数等级的投影数据进行第二处理，其中所述第二处理不同于所述第一处理。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二处理包括：对所述经第一处理的具有所述第一计数等级的投影数据进行多次迭代的第二平滑处理。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二处理还包括：将经受所述第二平滑处理的具有所述第一计数等级的投影数据与具有所述第一计数等级的投影数据的原始数据按第二比例进行融合。

7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述计数等级还包括第三计数等级，并且所述方法还包括：对具有所述第三计数等级的投影数据进行第三处理并且利用经第三处理的具有所述第三计数等级的投影数据进行图像重建，其中所述第三处理不同于所述第一处理。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述第三处理包括：对具有所述第三计数等级的投影数据进行多次迭代的第三平滑处理。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述第三处理还包括：将经受所述第三平滑处理的具有所述第三计数等级的投影数据与具有所述第三计数等级的投影数据的原始数据按第三比例进行融合。

10.如权利要求2、5和8中任一项所述的方法，其特征在于，所述平滑处理包括进行通道滤波、行滤波和视角滤波中的一种或多种。

11.如权利要求1-9中任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述投影数据的计数等级的确定结果，通过噪声降低比预测模型预测经处理的投影数据的噪声降低比。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所预测的噪声降低比，重新确定所述投影数据的计数等级以改变具有不同计数等级的投影数据的占比。

13.一种系统，包括用于执行如权利要求1至12中任一项所述的方法的处理器。

14.一种成像系统，包括：

数据采集装置，配置成采集对光进行计数的计数信息，所述数据采集装置能够将所述计数信息转换为投影数据；以及

图像重建装置，配置成接收来自于所述数据采集装置的所述计数信息或所述投影数据并且执行如权利要求1至12中任一项所述的方法。

15.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如权利要求1-12所述的方法的步骤。

Images