CN116543088B - Cbct图像重建方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理技术领域，具体提供了一种CBCT图像重建方法及装置，该方法对于每个待重建点，以同一扫描角度下的多个不同轴向位置为一组扫描位置，确定按扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置，如果投影点的数量大于或等于两个，则依据投影点的位置和对应于投影点的射线发射位置确定投影点的第一特征值，依据同一待重建点对应的各投影点的第一特征值确定各射线的权重，依据射线的权重对按扫描位置对待扫描对象进行拍摄得到的相应多个投影图像进行加权，并依据加权结果生成三维CT图像，本发明能够在实现大视野成像的同时有效减少在采用大锥角射线进行扫描时形成于拼接处的锥束伪影。

Description

CBCT图像重建方法及装置

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及CBCT图像重建方法及装置。

背景技术

CBCT（Cone Beam CT，锥形束投照计算机重组断层影像）系统能够提供较高的分辨率和较大的视野，因此在医疗领域上的使用愈加广泛。但CBCT设备受限于探测器尺寸大小和成像算法的影响，成像效果可能无法达到某些特殊领域的需求。例如对于口腔领域来说，在进行正畸的诊断过程中，通常需要拍摄患者的整个头颅的图像，这就需要成像视野至少达到一个较大的数值，例如要达到18厘米。但是随着成像视野的变大，CBCT系统中 X射线的锥角逐渐增大，由于锥角过大不符合CBCT重建数据的充分性条件，图像的锥束伪影会随着射线锥角的增大而变得更加严重。

发明内容

为了解决上述技术问题中的至少一个，本发明提供了CBCT图像重建方法及装置。

本发明第一方面提出了一种CBCT图像重建方法，包括：对于每个待重建点，以同一扫描角度下的多个不同轴向位置为一组扫描位置，确定按所述扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置；如果所述投影点的数量大于或等于两个，则依据所述投影点的位置和对应于所述投影点的射线发射位置确定所述投影点的第一特征值，所述第一特征值能够表征形成所述投影点的射线与所述射线探测区域所在平面之间的夹角，所述夹角与所述射线的锥角互为余角；依据同一所述待重建点对应的各投影点的所述第一特征值确定各所述射线的权重；以及依据所述射线的权重对按所述扫描位置对待扫描对象进行拍摄得到的相应多个投影图像进行加权，并依据加权结果生成三维CT图像。

根据本发明的一个实施方式，确定按所述扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置，包括：获取所述扫描位置对应的射线探测区域所在位置和各射线发射位置；以及依据所述射线发射位置和所述射线探测区域之间的几何关系以及所述待重建点的位置，确定所述待重建点在所述射线探测区域内的投影点的数量和位置。

根据本发明的一个实施方式，在确定所述投影点的数量和位置之后，所述CBCT图像重建方法还包括：如果所述投影点的数量为零个，则确定所述待重建点的反投影值为0。

根据本发明的一个实施方式，在确定所述投影点的数量和位置之后，所述CBCT图像重建方法还包括：如果所述投影点的数量为一个，则确定所述待重建点的反投影值为所述投影点的投影值。

根据本发明的一个实施方式，所述第一特征值在所述夹角的取值范围内随所述夹角的增加而单调递增。

根据本发明的一个实施方式，所述第一特征值为所述夹角的三角函数正切值。

根据本发明的一个实施方式，依据所述投影点的位置和对应于所述投影点的射线发射位置确定所述投影点的第一特征值，包括：以所述投影点在所述射线探测区域的竖向坐标值为第一坐标值，以所述射线发射位置在所述射线探测区域上的投影点的竖向坐标值为第二坐标值，确定所述第一坐标值和所述第二坐标值的差值的绝对值作为第一距离值；以及以所述射线发射位置与所述射线探测区域之间的距离为第二距离值，确定所述第二距离值与所述第一距离值的商作为所述投影点的第一特征值。

根据本发明的一个实施方式，依据同一所述待重建点对应的各投影点的所述第一特征值确定各所述射线的权重，包括：以两个所述夹角对应的射线发射位置中的较低一方为第一发射位置，以另一方为第二发射位置，确定所述第二发射位置对应的第一特征值与所述第一发射位置对应的第一特征值的差值作为第一差值；以及依据所述第一差值确定两个所述夹角对应射线的权重。

根据本发明的一个实施方式，依据所述第一差值确定两个所述夹角对应射线的权重，包括：确定所述第一差值的第二特征值，所述第二特征值随所述第一差值的增加而单调递减；以及依据所述第二特征值确定与其中一个所述射线发射位置对应的射线的第一权重，并依据所述第一权重确定与另一个所述射线发射位置对应的射线的第二权重，所述第一权重和所述第二权重之和为1。

根据本发明的一个实施方式，依据所述第二特征值确定与其中一个所述射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离作为第三距离值；依据所述第三距离值和预设过渡距离确定权重因子；以及依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重。

根据本发明的一个实施方式，确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离作为第三距离值，包括：对于同一所述待重建点对应的各投影点中的每个投影点，确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离，得到两个竖向距离值；以及确定所述两个竖向距离值中的较小一方作为第三距离值。

根据本发明的一个实施方式，依据所述第三距离值和预设过渡距离确定权重因子，包括：依据两个所述夹角的第一特征值的大小关系从两个所述第三距离值中选取目标距离值；确定所述目标距离值和预设过渡距离中的较小一方作为权重因子的分子；以及确定所述分子与所述预设过渡距离的商，得到所述权重因子。

根据本发明的一个实施方式，依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：当所述第一差值小于或等于0时，通过所述权重因子与所述第二特征值的乘积得到对应于所述第一发射位置的第一权重。

根据本发明的一个实施方式，依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：当所述第一差值大于0时，确定1与所述第二特征值的差值，并通过所述权重因子与所述差值的乘积得到对应于所述第二发射位置的第一权重。

根据本发明的一个实施方式，如果所述投影点的数量大于两个，则所述CBCT图像重建方法还包括：在开始确定所述第一差值之前，获取确定所述投影点对应的各夹角的所述第一特征值；从所述各夹角的第一特征值中确定数值最大的两个第一特征值，所述两个第一特征值用于确定相应两个射线的权重；以及以所述各夹角中除所述两个第一特征值的相应夹角以外的夹角为第一夹角，将所述第一夹角对应射线的权重设置为零。

根据本发明的一个实施方式，所述投影图像的获取方式包括：利用沿轴向布置的多个射源对待扫描对象进行至少一次环形扫描，每次扫描得到多组投影图像，所述多个射源的轴向位置不同，所述多个射源在不同次扫描时的轴向位置不同；或者，利用一个射源对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，所述多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，所述多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个所述螺旋扫描的扫描层仅与所述环形扫描的扫描层相邻。

根据本发明的一个实施方式，M=N-1，在进行所述多次扫描时，所述环形扫描和所述螺旋扫描在轴向上交替分布。

根据本发明的一个实施方式，M=1。

本发明第二方面提出了一种CBCT图像重建装置，包括：存储器，所述存储器存储执行指令；以及处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行上述任一实施方式所述的CBCT图像重建方法。

附图说明

附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。

图1是根据本发明的一个实施方式的CBCT图像重建方法的流程示意图。

图2是根据本发明的一个实施方式的包括同一扫描角度下三个不同轴向位置的一组扫描位置的示意图。

图3是根据本发明的一个实施方式的射线与射线探测区域所在平面之间的夹角的示意图。

图4是根据本发明的一个实施方式的确定投影点的数量和位置的流程示意图。

图5是根据本发明的一个实施方式的确定夹角的第一特征值的流程示意图。

图6是根据本发明的一个实施方式的投影点位置示意图。

图7是根据本发明的一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。

图8是根据本发明的另一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。

图9是根据本发明的又一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。

图10是根据本发明的一个实施方式的不同待重建点对应的射线变化示意图。

图11是根据本发明的一个实施方式的在投影点数量大于两个时的确定射线权重的流程示意图。

图12是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的CBCT图像重建装置的示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明的技术方案。

除非另有说明，否则示出的示例性实施方式/实施例将被理解为提供可以在实践中实施本发明的技术构思的一些方式的各种细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离本发明的技术构思的情况下，各种实施方式/实施例的特征可以另外地组合、分离、互换和/或重新布置。

本文使用的术语是为了描述具体实施例的目的，而不是限制性的。如这里所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一个(种、者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、部件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如这里使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似术语而不用作程度术语，如此，它们被用来解释本领域普通技术人员将认识到的测量值、计算值和/或提供的值的固有偏差。

目前，在CBCT系统中，解决锥束伪影的方法主要是从算法方面进行的，例如以数据重排或者二次重建的方法来解决锥束伪影，但是这些方法主要适用于在锥束的锥角较小的情况下减少锥束伪影，难以减少大锥角产生的伪影，并且难以解决数据不充分的问题，而数据不充分就会导致锥束伪影的产生。

下面以CBCT设备进行投影扫描的应用场景为例，参考附图描述本发明的CBCT图像重建方法及装置。

图1是根据本发明的一个实施方式的CBCT图像重建方法的流程示意图。参阅图1，本实施方式的CBCT图像重建方法M10可以包括以下步骤S100、步骤S200、步骤S300和步骤S400。

S100，对于每个待重建点，以同一扫描角度下的多个不同轴向位置为一组扫描位置，确定按扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置。

S200，如果投影点的数量大于或等于两个，则依据投影点的位置和对应于投影点的射线发射位置确定投影点的第一特征值，第一特征值能够表征形成投影点的射线与射线探测区域所在平面之间的夹角，夹角与射线的锥角互为余角。

S300，依据同一待重建点对应的各投影点的第一特征值确定各射线的权重。

S400，依据射线的权重对按扫描位置对待扫描对象进行拍摄得到的相应多个投影图像进行加权，并依据加权结果生成三维CT图像。

根据本发明的实施方式提出的CBCT图像重建方法，在图像重建的过程中，通过计算射线穿过重建体素点的锥角来计算射线所占的权重，从而对同一个扫描角度下不同轴向位置的射源扫描得到的投影图像进行加权，在加权过程中，将权重与射线锥角相结合，对较小锥角的射线赋予更大的权重，使得穿过待重建体素点的射线有效且锥角最小，在实现大视野成像的同时有效减少在采用大锥角射线进行扫描时形成于拼接处的锥束伪影。

在对投影数据进行重建的过程中，需要对投影图像进行反向投影，也就是针对三维目标空间中的每一个体素，计算投影图像对每个体素的反投影值（成像贡献），并将该反投影值加到CT三维体素阵列中。CT三维体素阵列中的各体素点即为待重建点。在反投影之前可以形成初始的三维体素数据，此时每个体素点的值均为零。在得到加权后的投影数据之后，即可得到三维体素数据中的实际体素值，将实际体素值填充到CT三维体素阵列中，从而得到三维CT图像数据。

本实施方式的CBCT图像重建方法M10适用于在轴向上进行视野扩展的场景，因此会对待扫描对象进行至少一次扫描从而得到多组投影图像。每次扫描时会按多个不同的扫描角度进行扫描，并且这些扫描角度均是预先设定好的。单一射源在同一次扫描得到的多张投影图像归为一组，通过增加射源数量或增加扫描次数即可得到多组投影图像。在同一组投影图像中，每张投影图像为在不同扫描角度下拍摄得到。扫描角度相当于拍摄视角，拍摄视角不同则得到的投影图像不同。每次扫描时射源和探测器的轴向位置均不相同。上述“轴向”指的是垂直轴的方向，垂直轴平行于探测器的射线接收区域并且垂直于待扫描对象的横断面，“轴向”可以为竖向。

图2是根据本发明的一个实施方式的包括同一扫描角度下三个不同轴向位置的一组扫描位置的示意图。参阅图2，src1、src2和src3分别为三个轴向位置不同的射线发射位置，射线发射位置代表了射源的位置。实线箭头代表了src1的射线范围，虚线箭头代表了src2的射线范围，点状线箭头代表了src1的射线范围。dt1、dt2和dt3分别为三个射线探测区域，三个射线探测区域对应的探测器位置不同。src1对应于dt1，src2对应于dt2，src3对应于dt3。

在通过实际进行扫描得到的多组投影图像中，每个扫描角度均会对应有多个投影图像，例如按图2所示的扫描位置对应有三个投影图像，src1位置、src2位置和src3位置各对应一个投影图像。同一扫描角度下的多个投影图像之间会存在重叠区域。对于与投影图像重叠区域对应的各个重建点来说，在同一个扫描角度会有多条射线穿过同一重建点（体素点），该多条射线来自于同一扫描角度下的不同射源的同次扫描或同一射源的不同次扫描。由此需要对投影图像进行加权。通过对投影图像进行加权，来对上述多条射线进行归一化加权，使得空间中每一点的反投影能量一致，去掉了多个投影图像带来的数据冗余（多余的照射能量），从而使每个扫描角度下对同一个体素仅有一条射线穿透，实现成像视野的拼接。

加权之前需要先确定待重建点在射线探测区域的投影点数量。扫描装置中的射源和探测器等组件的结构以及扫描装置的位置、扫描次数、每次扫描时的扫描角度、扫描方式、成像区域等参数是预先设置好的，因此在实际开始扫描之前，就可以利用这些已知的参数进行计算，从而确定出射源在某个轴向位置和某个扫描角度下对待扫描对象进行扫描时，对于重建空间内的任一待重建点，射线穿过待重建点后是否在探测器的射线探测区域内形成有投影点，以及形成的投影点的位置。

若某一待重建点在射线探测区域内的投影点数量大于两个或等于两个，说明该待重建点位于重建区域内，并且与多个成像视野之间的重叠区域（成像视野的拼接处）相对应，该类待重建点可称为第一类点。若某一待重建点在射线探测区域内的投影点数量为一个，说明该待重建点位于重建区域内但与成像视野的重叠区域无关，该类待重建点可称为第二类点。若某一待重建点在射线探测区域内的投影点数量为零个，也就是说所有经过该待重建点的射线均未与射线探测区域相交，说明该待重建点位于重建区域之外，该类待重建点可称为第三类点。

图3是根据本发明的一个实施方式的射线与射线探测区域所在平面之间的夹角的示意图。参阅图3，空间点P(x,y,z)属于第一类点，从src1位置处发出的射线r1经过点P与射线探测区域dt相交于投影点P1，从src2位置处发出的射线r2经过点P与射线探测区域dt相交于投影点P2。V为探测器竖直方向坐标轴。投影点P1与射线探测区域dt的上边界在V轴上的距离为L1，投影点P2与射线探测区域dt的下边界在V轴上的距离为L2。当射线探测区域dt垂直于水平面设置时，锥角为射线与水平面的夹角。α1为射线r1的锥角，θ1为射线r1与射线探测区域dt所在平面的夹角。α2为射线r2的锥角，θ2为射线r2与射线探测区域dt所在平面的夹角。

可以理解的是，图3的场景可以适用于双射源单圈扫描，也可以适用于单射源多圈扫描。双射源单圈扫描指的是在src1位置和src2位置处同时存在射源，双射源在进行单次转动时同时经过src1位置和src2位置并进行扫描，几乎同时得到点P的投影点P1和P2。单射源多圈扫描指的是在src1位置和src2位置中同一时刻仅有一个位置存在射源，例如射源先在第一次转动时经过src1位置并进行扫描，之后在第二次转动时经过src2位置并进行扫描，依次得到点P的投影点P1和P2。

CBCT 射线是锥形束，射线存在一定的锥角，如果按照目前常见的做法进行加权重建，只能够将成像视野进行直接拼接得到大视野图像，无法处理锥角在拼接处产生的锥束伪影，尤其是在锥角α1和锥角α2较大的时候。

射线发射位置是已知的，投影点位置也是已知的，因此能够进行第一特征值的计算，通过第一特征值将锥角α考虑进来，具体表现为，在计算第一特征值时将投影点位置和射线发射位置作为计算依据，通过投影点位置和射线发射位置在投影场景下存在的几何关系算出第一特征值，从而使得第一特征值能够表征锥角和夹角的大小，进而通过第一特征值算出相应射线的权重。之后依据权重和投影图像对第一类点中的待重建点进行加权和重建，从而减少了拼接处的锥束伪影，使得拼接完成后得到的完整大视野三维CT图像中的锥束伪影较轻。

图4是根据本发明的一个实施方式的确定投影点的数量和位置的流程示意图。参阅图4，步骤S100可以包括步骤S110和步骤S120。

S110，获取扫描位置对应的射线探测区域所在位置和各射线发射位置。

S120，依据射线发射位置和射线探测区域之间的几何关系以及待重建点的位置，确定待重建点在射线探测区域内的投影点的数量和位置。

扫描装置的结构和与扫描相关的参数都是预先设置好的，因此无需进行实际扫描即可根据预先设置的参数确定出任一待重建点是否在射线探测区域内存在投影点。以图3中的场景为例，扫描装置包括的射源数量以及射源的布置方式是已知的，扫描角度等参数是已知的，因此在扫描时射源的位置src1和src2是已知的。探测器dt的位置和性能等参数是已知的，因此射线探测区域的位置和尺寸是已知的。通过射源和探测器的几何关系可以得知任一待重建点P(x,y,z)在射线探测区域上的投影点P1和P2及其位置，同时也能够算出相应的第一特征值。

示例性地，在确定投影点的数量和位置之后，CBCT图像重建方法M10还可以包括：如果投影点的数量为零个，则确定待重建点的反投影值为0。如果点P在射线探测区域没有投影点，说明点P在重建区域之外，即点P为第三类点。反投影值可以采用灰度值来表达，第三类点的灰度值f为0，即像素点为黑色。

示例性地，在确定投影点的数量和位置之后，CBCT图像重建方法M10还可以包括：如果投影点的数量为一个，则确定待重建点的反投影值为投影点的投影值。如果点P在射线探测区域仅有一个投影点，则点P为第二类点。第二类点的灰度值f为该一个投影点的灰度值D(Up, Vp)，其中，Up为投影点在射线探测区域的横坐标，Vp为投影点在射线探测区域的纵坐标。

示例性地，第一特征值在夹角的取值范围内随夹角的增加而单调递增。

如果在同一扫描角度下待重建点在射线探测区域的投影点数量为n个（n≥2），则对应有n个夹角，各夹角的角度值是未知量。射源和探测器的几何结构使得夹角不会大于90度且不会小于0度，在该角度范围内夹角的第一特征值单调递增，能够满足这一特点的函数均能够用于将夹角代入并计算第一特征值，使得能够通过比较第一特征值的大小来得到夹角之间的大小关系。

示例性地，第一特征值可以为夹角的三角函数正切值，即可以通过三角正切函数来计算夹角的第一特征值。继续参阅图3，夹角θ1的第一特征值为tanθ1，夹角θ2的第一特征值为tanθ2。夹角的正切值能够表征出射线锥角的大小，正切值越大则锥角越小。

图5是根据本发明的一个实施方式的确定夹角的第一特征值的流程示意图。图6是根据本发明的一个实施方式的投影点位置示意图。参阅图5和图6，步骤S200可以包括步骤S210和步骤S220。

S210，以投影点在射线探测区域的竖向坐标值为第一坐标值，以射线发射位置在射线探测区域上的投影点的竖向坐标值为第二坐标值，确定第一坐标值和第二坐标值的差值的绝对值作为第一距离值。

S220，以射线发射位置与射线探测区域之间的距离为第二距离值，确定第二距离值与第一距离值的商作为投影点的第一特征值。

射源在src位置发射的射线r经过待重建点P(x,y,z)在探测器的射线探测区域dt上形成投影点。α为点P的锥角，θ为点P的夹角，V为探测器竖直方向坐标轴，V0为V轴的原点。

Vp为点P在射线探测区域dt上的投影点在V轴的坐标，代表了点P的投影点在V轴方向上与原点V0之间的距离，也就是第一坐标值。Vsrc为src位置在射线探测区域dt上的投影点在V轴的坐标，代表了src位置点的投影点在V轴方向上与原点V0之间的距离，也就是第二坐标值。第一距离值为Vp与Vsrc的差值的绝对值。 SID为src位置与射线探测区域dt之间的垂直距离，也就是第二距离值。第一特征值可通过公式SID / |Vp-Vsrc|算出， SID / |Vp-Vsrc|即为tanθ，由此得到射线r的第一特征值。

图7是根据本发明的一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。参阅图7，步骤S300可以包括步骤S310和步骤S320。

S310，以两个夹角对应的射线发射位置中的较低一方为第一发射位置，以另一方为第二发射位置，确定第二发射位置对应的第一特征值与第一发射位置对应的第一特征值的差值作为第一差值。

S320，依据第一差值确定两个夹角对应射线的权重。

如果在同一扫描角度下待重建点在射线探测区域的投影点数量为两个，则相应的夹角同样为两个，直接用这两个夹角的第一特征值进行相应两个射线的权重计算，而无需具体算出夹角的角度数值。参阅图3，夹角θ1和θ2对应的两个射线发射位置中，src1为较低的一方，src2为较高的一方，因此src1为第一发射位置，src2为第二发射位置。第二发射位置src2对应的第一特征值为tanθ2，第一发射位置src1对应的第一特征值为tanθ1，两者的差值（即第一差值）为：(tanθ2- tanθ1)。

图8是根据本发明的另一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。参阅图8，步骤S320可以包括步骤S321和步骤S322。

S321，确定第一差值的第二特征值，第二特征值随第一差值的增加而单调递减。

S322，依据第二特征值确定与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重，并依据第一权重确定与另一个射线发射位置对应的射线的第二权重，第一权重和第二权重之和为1。

通过单调递减函数将射线锥角的余角θ的第一特征值作为控制权重的因素，以两射源锥角的余角正切值的差值作为变量，当两锥角相等时，两射线的权重均为0.5，当锥角不同时，可以达到使锥角小的权重快速逼近1，射线锥角实现耦合。

以第一差值(tanθ2- tanθ1)为自变量x，通过单调递减的函数算出第二特征值。单调递减的函数可以为：。

上述g(x)公式能够使权重快速且平滑的过渡。可以理解的是，在计算第二特征值时还可以选用其他单调递减的函数。但进行权重计算时，是先算出第一权重，然后通过第一权重算出第二权重。第一权重可以是射线r1的权重ω1，此时可以通过g(x)公式算出第一权重ω1：。

算出第一权重ω1之后，可以利用ω1算出与第二发射位置src2对应的射线r2的第二权重ω2，ω2=1-ω1。

通过g(x)公式可知，当x=0时，g(x)=0.5。当x=6时，g(x)值已经趋近于0。假设射线r1的锥角α1为10°，射线r2的锥角α2为5°，相应地，夹角θ1=80°，夹角θ2=85°，算出的射线r1的第一特征值tanθ1约等于5.67，算出的射线r2的第一特征值tanθ2约等于11.43。此时算出的g(x)值约等于0.0031。可见，当锥角α1大于锥角α2时，数值较大的锥角α1的权重迅速逼近0，数值较小的锥角α2的权重迅速逼近1，对较小锥角的射线赋予的权重更大，使得穿过待重建体素点的射线有效且锥角最小。可以理解的是，在实施CBCT图像重建方法M10的过程中无需实际算出夹角θ的具体角度值，只需算出夹角θ的第一特征值tanθ即可算出相应权重。

图9是根据本发明的又一个实施方式的确定射线权重的流程示意图。参阅图9，步骤S322可以包括步骤S3221、步骤S3222和步骤S3223。

S3221，确定投影点与射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离作为第三距离值。

S3222，依据第三距离值和预设过渡距离确定权重因子。

S3223，依据权重因子和第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重。

通过投影点在探测器上的位置来设置权重因子，并在权重中加入权重因子从而对权重进行优化和调节，从而实现基于锥角和像素位置的惩罚加权，在保证了权重与射线锥角相结合的前提下，保证了射线的有效性，消除了拼接处的过渡痕迹，保证不同射线的投影图像在拼接处平滑过渡。

参阅图3，射线探测区域dt可以设置为矩形，沿V轴的竖向排布的两个边界（顶部边界和底部边界）为横向边界（图中未示出），横向排布的两个边界（左侧边界和右侧边界）为竖向边界（图中示出了其中的一侧边界）。L1为投影点P1与顶部边界在V轴上的距离，L2为投影点P2与顶部边界在V轴上的距离，L1和L2的值均为第三距离值。

预设过渡距离代表了用于过渡的像素数量，预设过渡距离用于设置拼接处的过渡范围，并且还能够调节图像拼接处的过渡平滑程度。其中，过渡范围的数值不超过拼接区域的区域范围，若同一扫描角度下的两个投影图像之间存在的重叠区域在V轴上有50个像素的长度，则拼接区域的区域范围在V轴上的长度为50，因此预设过渡距离的取值范围为大于0且小于等于50。若预设过渡距离设置为25，则过渡范围对应于25个像素，过渡范围在V轴上的长度刚好为重叠区域在V轴上长度的一半。

示例性地，步骤S3221可以包括以下步骤：对于同一待重建点对应的各投影点中的每个投影点，确定投影点与射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离，得到两个竖向距离值；以及确定两个竖向距离值中的较小一方作为第三距离值。

继续参阅图3，对于投影点P1，确定出P1与顶部边界和底部边界的之间的距离，并将两个距离中的最小值作为投影点P1的第三距离值。点P1距离顶部边界更近，因此P1的第三距离值为L1。对于投影点P2，确定出P2与顶部边界和底部边界的之间的距离，并将两个距离中的最小值作为投影点P2的第三距离值。点P2距离底部边界更近，因此P2的第三距离值为L2。

示例性地，步骤S3222可以包括以下步骤：依据两个夹角的第一特征值的大小关系从两个第三距离值中选取目标距离值；确定目标距离值和预设过渡距离中的较小一方作为权重因子的分子；以及确定分子与预设过渡距离的商，得到权重因子。

继续参阅图3，夹角θ1的第一特征值为tanθ1，且夹角θ1与第三距离值L1均对应于射线r1和投影点P1。夹角θ2的第一特征值为tanθ2，且夹角θ2与第三距离值L2均对应于射线r2和投影点P2。可以将第一特征值较大的一方对应的第三距离值作为目标距离值L0。若tanθ1≥tanθ2，则将L1作为目标距离值L0。若tanθ1<tanθ2，则将L2作为目标距离值L0。

之后，将目标距离值L0与预设过渡距离a进行数值比较。a的取值可以设置为20。若L0小于a，则将L0作为权重因子的分子。若L0大于a，则将a作为权重因子F的分子F0。权重因子F的分母为预设过渡距离a。因此，若L0大于a，则F=1。若L0小于a，则F=L0/a。

示例性地，当第一差值小于或等于0时，通过权重因子F与第二特征值的乘积得到对应于第一发射位置src1的第一权重ω1。当第一差值大于0时，确定1与第二特征值的差值，并通过权重因子F与差值的乘积得到对应于第二发射位置src2的第一权重ω2。

通过步骤S320可知，第二特征值为：。

当tanθ1≥tanθ2时，第一差值(tanθ2- tanθ1)小于等于0，此时先算出的第一权重为射线r1的权重ω1：。

然后通过第一权重ω1得到第二权重ω2：ω2=1-ω1。其中，权重因子F=L0/a，目标距离值L0为L1和a之中的较小一方，a为预设过渡距离。

当tanθ1＜tanθ2时，第一差值(tanθ2- tanθ1)大于0，此时先算出的第一权重为射线r2的权重ω2：。

然后通过第一权重ω2得到第二权重ω1：ω1=1-ω2。其中，权重因子F=L0/a，目标距离值L0为L2和a之中的较小一方，a为预设过渡距离。

图10是根据本发明的一个实施方式的不同待重建点对应的射线变化示意图。参阅图10，在图10所示的扫描角度下，待重建点J1和待重建点J2各对应有两个投影点，src1为较低一方的射线发射位置，src2为较高一方的射线发射位置，r1为从src1位置处发出的射线，r2为从src2位置处发出的射线，dt为射线探测区域，Ka1和Kb1分别为射线r1和r2经过点J1在区域dt上形成的投影点，Ka2和Kb2分别为射线r1和r2经过点J2在区域dt上形成的投影点。

假设a=20，对于待重建点J1，射线发射位置src1对点J1的投影点Ka1靠近区域dt的上边缘，且距离上边缘20个像素点的长度，射线发射位置src2对点J1的投影点Kb1靠近区域dt的中心，且与底部边界的距离大于20个像素点的长度。此时射线r1的锥角小于射线r2的锥角，因此r1的第一特征值大于r2的第一特征值，r1的第二特征值接近1。并且，投影点Kb1与底部边界的距离大于20个像素点的长度，因此F0=20，F=1。射线r1的第一权重ω1趋近于1，射线r2的第二权重ω2趋近于0。

对于待重建点J2，J2的空间位置略高于待重建点J1，此时射线r1对点J2的投影点Ka2恰好位于区域dt的边缘处，说明射线r1对点J2的投影点即将超出重建范围，对于空间位置高于J2的待重建点，其投影点不会再位于区域dt内，而射线r2对点J2的投影点Kb2依旧位于区域dt的中心附近，且射线r1的锥角依旧小于射线r2的锥角。

对于权重中的第二特征值，在射线r1的投影图像与射线r2的投影图像之间的拼接区域内，随着待重建点位置的上升，射线r1的第二特征值会在待重建点到达J2位置处之后从1突变至0，而射线r2的第二特征值则会相应的从0突变至1。

对于权重中的权重因子，在上述拼接区域内，随着待重建点位置的上升，权重因子会从1逐渐变小至0，使得射线r1的第二特征值与权重因子的乘积（即第一权重ω1）从趋近于1的数值逐渐变小至趋近于0的数值，同时也使得射线r2的第一权重ω2从趋近于0的数值逐渐变大至趋近于1的数值，从而在拼接区域内实现图像的平滑过渡，消除了过渡痕迹，最大限度保证权重快速的向锥角小的一方倾斜，使得对于重合的重建区域能够利用较小锥角的射束数据进行重建。

可以理解的是，预设过渡距离a的取值越大，则在竖直方向上，待重建点在上升过程中越早开始过渡，即权重因子越早从1开始变小，图像间的过渡也就越平滑。

图11是根据本发明的一个实施方式的在投影点数量大于两个时的确定射线权重的流程示意图。参阅图11，如果投影点的数量大于两个，则步骤S300还可以包括步骤S301、步骤S302和步骤S303。

S301，在开始确定第一差值之前，获取投影点对应的各夹角的第一特征值。

S302，从各夹角的第一特征值中确定数值最大的两个第一特征值，两个第一特征值用于确定相应两个射线的权重。

S303，以各夹角中除两个第一特征值的相应夹角以外的夹角为第一夹角，将第一夹角对应射线的权重设置为零。

如果在同一扫描角度下待重建点在射线探测区域的投影点数量为三个或三个以上，说明该扫描角度下的夹角也为三个或三个以上，则先从每个夹角的第一特征值中确定出数值最大的两个第一特征值，由于第一特征值随夹角的增加而单调递增，因此第一特征值越大，夹角就越大，锥角就越小，因此确定出数值最大的两个第一特征值相当于从夹角中确定出哪两个夹角的锥角最小。然后可以将这两个夹角按步骤S310和步骤S320进行权重计算。

假设投影点数量为三个，在步骤S310之前，先从三个第一特征值tanθ1、tanθ2和tanθ3中确定出最大的两个第一特征值。假设tanθ1的数值最大，tanθ2的数值位列第二，则选取tanθ1和tanθ2进行射线r1和r2的权重计算，剩余的tanθ3对应的夹角θ3的射线权重直接置零。tanθ3最小表明夹角θ3对应的锥角最大，把锥角最大的也就是重建会产生最大锥束伪影的射线权重置为0，使得锥束伪影较小。

在确定出的两个数值最大的第一特征值tanθ1和tanθ2后，可以开始按步骤S310和步骤S320进行权重计算，算出θ1和θ2对应的射线权重ω1和ω2，由此得到全部三个射线的权重。然后对于每个扫描角度下的每个待重建点进行重建。假设点P(x,y,z)在某扫描角度下有两个投影点，算出了相应射线r1和r2的权重ω1和ω2，则点P的重建结果为：f(x,y,z)=ω1×D1(U1, V1)+ ω2×D2(U2, V2)，其中，D1(U1, V1)为点P在射线r1下的投影点的灰度值，D2(U2, V2)为点P在射线r2下的投影点的灰度值。

对于重建区域内的空间点P来说，点P的投影点数量的大小取决于点P在重建区域中的位置。假设扫描方式为单射源三圈扫描，且三圈扫描依次为环形扫描、螺旋扫描和环形扫描，则如果点P是在整体重建区域（整体成像视野）的底部位置，则探测器可能只在第1圈环形扫描时检测到点P的投影点，第2圈和第3圈无法检测到点P的投影点，则点P的投影点仅有一个。如果点P是在整体重建区域的顶部位置，则探测器可能只在第3圈环形扫描时检测到点P的投影点，第1圈和第2圈无法检测到点P的投影点，则点P的投影点同样仅有一个。如果点P是在整体重建区域的靠近中心的位置，则探测器可能在三圈扫描时均检测到点P的投影点，此时点P的投影点有三个，探测器也可能仅在第1圈环形扫描和第2圈螺旋扫描时检测到点P的投影点，或者仅在第2圈螺旋扫描和第3圈环形扫描检测到点P的投影点，则此时点P的投影点有两个。

示例性地，投影图像的获取方式可以采用以下两种方式中的任一种。

方式一，利用沿轴向布置的多个射源对待扫描对象进行至少一次环形扫描，每次扫描得到多组投影图像，多个射源的轴向位置不同，多个射源在不同次扫描时的轴向位置不同。方式一对应于多射源单探测器系统，在方式一中，以扫描装置包括两个射源来举例。两个射源竖向排布，水平位置相同但竖直位置不同。采用方式一时，整体扫描时间较短，无需进行扫描装置的升降，扫描效率较高。

方式二，利用一个射源对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个螺旋扫描的扫描层仅与环形扫描的扫描层相邻。方式二对应于单射源单探测器系统，在方式二中，扫描装置仅包括一个射源。采用方式二时，融合了环形扫描和螺旋扫描，能够使重建的轴向视野较大，利用了扫描装置的升降时间来获取投影数据，并能够利用螺旋扫描的投影数据对环形扫描的投影数据进行补充，有效抑制了锥束伪影的形成。

环形扫描即轴位扫描（轴扫）。在单次环形扫描过程中，通过控制射源和探测器绕待扫描对象在垂直于轴向方向的水平面上转动，并通过转动来改变扫描角度，转动过程中，射源和探测器之间的相对位置关系保持不变，转动半径也不变。

在单次螺旋扫描过程中，射源和探测器同样绕待扫描对象转动，且射源和探测器之间的相对位置关系同样保持不变，转动半径也不变，但在转动过程中射源和探测器与待扫描对象在轴向上的距离会发生单向变化，例如射源和探测器同步进行螺旋上升或螺旋下降。

在扫描过程中，待扫描对象位于射源和探测器之间，射源和探测器可以通过呈U型的连接臂相连接并绕旋转中心进行转动，每转动一定角度则形成一个新的扫描角度并进行一次拍摄。扫描装置还可以包括升降装置，通过控制升降装置和连接臂同步旋转来实现射源和探测器的螺旋升降。

示例性地，M可以等于N-1，在进行上述多次扫描时，环形扫描和螺旋扫描在轴向上可以交替分布。例如，N=3，M=2，此时扫描顺序依次为：环形扫描、螺旋扫描、环形扫描、螺旋扫描、环形扫描。示例性地，M可以等于1。此时N=2，此时扫描顺序依次为：环形扫描、螺旋扫描、环形扫描。

在采用上述方式一进行投影图像获取时，假设仅进行一次环形扫描，则可以在每获得一个扫描角度下的两个射源的投影图像时，利用通过步骤S400对两个投影图像进行加权，在得到所有扫描角度下的投影图像后，完成所有图像的加权，得到三维CT图像。图3中的src1和src2分别为两个射源各自的射线发射位置。

在采用上述方式二进行投影图像获取时，假设进行两次环形扫描和一次螺旋扫描，则可以是在已经获得第一次环形扫描和第一次螺旋扫描的投影图像之后，在进行第二次环形扫描的过程中，每获得一个扫描角度下的一个第二次环形扫描投影图像时，读取同一扫描角度下的第一次环形扫描和第一次螺旋扫描的投影图像，通过步骤S300将最小夹角的权重置零并利用最大两个夹角的第一特征值算出相应两个权重，再通过三个权重和步骤S400对三个投影图像进行加权，在得到所有扫描角度下的投影图像后，完成所有图像的加权，得到三维CT图像。图4中的src1、src2和src3分别为同一圆周角度下射源在三次扫描时的射线发射位置。src2为进行螺旋扫描时的射线发射位置，由于在螺旋扫描过程中射源的位置发生变化，因此在不同扫描角度下src2的位置也会不同。

可以理解的是，由于设备的几何参数是已知的，因此对于上述方式二，还可以是在进行第一次环形扫描的过程中，每获得一个扫描角度下的一个投影图像时，即算出在该扫描角度下的第一次环形扫描、第一次螺旋扫描和第二次环形扫描三者各自的射线权重。当同一扫描角度下的三次扫描的投影图像全都具备时即可按权重进行反投影加权从而得到三维CT图像。

假设螺旋扫描过程中设定要拍摄Q张图像，螺距（即旋距）为H，则不同扫描角度下的src2的轴向位置为：Vsrc.n= Vsrc.0+n*(H/Q)。其中，n为当前扫描角度的序号，Vsrc.n为第n个扫描角度下src2在射线探测区域dt上的投影点在V轴的坐标，Vsrc.0为初始时刻src2在射线探测区域dt上的投影点在V轴的坐标，螺距H的具体取值范围依据设备的几何结构确定，螺距被设置为使得对于成像视野内的任意待重建点存在有一个及以上的投影点。

在采用方式二进行扫描时，利用了两个环形扫描之间的扫描装置升降时间来进行螺旋扫描，并将螺旋扫描得到的投影图像作为对整个重建区域的补充数据参与加权和重建，当螺旋扫描的射线对待重建点的锥角较小时，可以利用螺旋扫描的投影数据来代替锥角更大的环形扫描的投影数据，相当于用锥角较小的射束数据代替锥角较大的射束数据，能够有效减小锥束伪影，从而保证用于重建的数据锥角最小。

图12是根据本发明的一个实施方式的采用处理系统的硬件实现方式的CBCT图像重建装置的示意图。参阅图3，本实施方式的CBCT图像重建装置1000可以包括存储器1300和处理器1200。存储器1300存储执行指令，处理器1200执行存储器1300存储的执行指令，使得处理器1200执行上述任一实施方式的CBCT图像重建方法。

该装置1000可以包括执行上述流程图中各个或几个步骤的相应模块。因此，可以由相应模块执行上述流程图中的每个步骤或几个步骤，并且该装置可以包括这些模块中的一个或多个模块。模块可以是专门被配置为执行相应步骤的一个或多个硬件模块、或者由被配置为执行相应步骤的处理器来实现、或者存储在计算机可读介质内用于由处理器来实现、或者通过某种组合来实现。

例如，CBCT图像重建装置1000可以包括投影点确定模块1002、第一特征确定模块1004、权重确定模块1006和投影图像加权模块1008。

对于每个待重建点，以同一扫描角度下的多个不同轴向位置为一组扫描位置，投影点确定模块1002用于确定按扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置。

如果投影点的数量大于或等于两个，则第一特征确定模块1004用于依据投影点的位置和对应于投影点的射线发射位置确定投影点的第一特征值，第一特征值能够表征形成投影点的射线与射线探测区域所在平面之间的夹角，夹角与射线的锥角互为余角。

权重确定模块1006用于依据同一待重建点对应的各投影点的第一特征值确定各射线的权重。

投影图像加权模块1008用于依据射线的权重对按扫描位置对待扫描对象进行拍摄得到的相应多个投影图像进行加权，并依据加权结果生成三维CT图像。

需要说明的是，本实施方式的CBCT图像重建装置1000中未披露的细节，可参照本发明提出的上述实施方式的CBCT图像重建方法M10中所披露的细节，此处不再赘述。

该硬件结构可以利用总线架构来实现。总线架构可以包括任何数量的互连总线和桥接器，这取决于硬件的特定应用和总体设计约束。总线1100将包括一个或多个处理器1200、存储器1300和/或硬件模块的各种电路连接到一起。总线1100还可以将诸如外围设备、电压调节器、功率管理电路、外部天线等的各种其他电路1400连接。

总线1100可以是工业标准体系结构(ISA，Industry Standard Architecture)总线、外部设备互连(PCI，Peripheral Component)总线或扩展工业标准体系结构(EISA，Extended Industry Standard Component)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，该图中仅用一条连接线表示，但并不表示仅有一根总线或一种类型的总线。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施方式所属技术领域的技术人员所理解。处理器执行上文所描述的各个方法和处理。例如，本发明中的方法实施方式可以被实现为软件程序，其被有形地包含于机器可读介质，例如存储器。在一些实施方式中，软件程序的部分或者全部可以经由存储器和/或通信接口而被载入和/或安装。当软件程序加载到存储器并由处理器执行时，可以执行上文描述的方法中的一个或多个步骤。备选地，在其他实施方式中，处理器可以通过其他任何适当的方式(例如，借助于固件)而被配置为执行上述方法之一。

在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，可以具体实现在任何可读存储介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。

应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA)等。

本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施方式方法的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，该程序可以存储于一种可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施方式的步骤之一或其组合。该存储介质可以是易失性/非易失性存储介质。

此外，在本发明各个实施方式中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个可读存储介质中。存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施方式/方式”、“一些实施方式/方式”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施方式/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施方式/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须是相同的实施方式/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施方式/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施方式/方式或示例以及不同实施方式/方式或示例的特征进行结合和组合。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。

Claims (17)

1.一种CBCT图像重建方法，其特征在于，包括：

对于每个待重建点，以同一扫描角度下的多个不同轴向位置为一组扫描位置，确定按所述扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置；

如果所述投影点的数量大于或等于两个，则依据所述投影点的位置和对应于所述投影点的射线发射位置确定所述投影点的第一特征值，所述第一特征值能够表征形成所述投影点的射线与所述射线探测区域所在平面之间的夹角，所述夹角与所述射线的锥角互为余角，所述第一特征值在所述夹角的取值范围内随所述夹角的增加而单调递增；

以两个所述夹角对应的射线发射位置中的较低一方为第一发射位置，以另一方为第二发射位置，确定所述第二发射位置对应的第一特征值与所述第一发射位置对应的第一特征值的差值作为第一差值；

依据所述第一差值确定两个所述夹角对应射线的权重；以及

依据所述射线的权重对按所述扫描位置对待扫描对象进行拍摄得到的相应多个投影图像进行加权，并依据加权结果生成三维CT图像。

2.根据权利要求1所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，确定按所述扫描位置进行扫描时形成于射线探测区域内的投影点的数量和位置，包括：

获取所述扫描位置对应的射线探测区域所在位置和各射线发射位置；以及

依据所述射线发射位置和所述射线探测区域之间的几何关系以及所述待重建点的位置，确定所述待重建点在所述射线探测区域内的投影点的数量和位置。

3.根据权利要求1所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，在确定所述投影点的数量和位置之后，所述CBCT图像重建方法还包括：

如果所述投影点的数量为零个，则确定所述待重建点的反投影值为0。

4.根据权利要求1所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，在确定所述投影点的数量和位置之后，所述CBCT图像重建方法还包括：

如果所述投影点的数量为一个，则确定所述待重建点的反投影值为所述投影点的投影值。

5.根据权利要求1所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，所述第一特征值为所述夹角的三角函数正切值。

6.根据权利要求5所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述投影点的位置和对应于所述投影点的射线发射位置确定所述投影点的第一特征值，包括：

以所述投影点在所述射线探测区域的竖向坐标值为第一坐标值，以所述射线发射位置在所述射线探测区域上的投影点的竖向坐标值为第二坐标值，确定所述第一坐标值和所述第二坐标值的差值的绝对值作为第一距离值；以及

以所述射线发射位置与所述射线探测区域之间的距离为第二距离值，确定所述第二距离值与所述第一距离值的商作为所述投影点的第一特征值。

7.根据权利要求1、5-6中任一项所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述第一差值确定两个所述夹角对应射线的权重，包括：

确定所述第一差值的第二特征值，所述第二特征值随所述第一差值的增加而单调递减；以及

依据所述第二特征值确定与其中一个所述射线发射位置对应的射线的第一权重，并依据所述第一权重确定与另一个所述射线发射位置对应的射线的第二权重，所述第一权重和所述第二权重之和为1。

8.根据权利要求7所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述第二特征值确定与其中一个所述射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：

确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离作为第三距离值；

依据所述第三距离值和预设过渡距离确定权重因子；以及

依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重。

9.根据权利要求8所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离作为第三距离值，包括：

对于同一所述待重建点对应的各投影点中的每个投影点，确定所述投影点与所述射线探测区域的两个横向边界在竖向上的距离，得到两个竖向距离值；以及

确定所述两个竖向距离值中的较小一方作为第三距离值。

10.根据权利要求8或9所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述第三距离值和预设过渡距离确定权重因子，包括：

依据两个所述夹角的第一特征值的大小关系从两个所述第三距离值中选取目标距离值；

确定所述目标距离值和预设过渡距离中的较小一方作为权重因子的分子；以及

确定所述分子与所述预设过渡距离的商，得到所述权重因子。

11.根据权利要求8所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：

当所述第一差值小于或等于0时，通过所述权重因子与所述第二特征值的乘积得到对应于所述第一发射位置的第一权重。

12.根据权利要求8所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，依据所述权重因子和所述第二特征值得到与其中一个射线发射位置对应的射线的第一权重，包括：

当所述第一差值大于0时，确定1与所述第二特征值的差值，并通过所述权重因子与所述差值的乘积得到对应于所述第二发射位置的第一权重。

13.根据权利要求1所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，如果所述投影点的数量大于两个，则所述CBCT图像重建方法还包括：

在开始确定所述第一差值之前，获取所述投影点对应的各夹角的所述第一特征值；

从所述各夹角的第一特征值中确定数值最大的两个第一特征值，所述两个第一特征值用于确定相应两个射线的权重；以及

以所述各夹角中除所述两个第一特征值的相应夹角以外的夹角为第一夹角，将所述第一夹角对应射线的权重设置为零。

14.根据权利要求1-6中任一项所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，所述投影图像的获取方式包括：

利用沿轴向布置的多个射源对待扫描对象进行至少一次环形扫描，每次扫描得到多组投影图像，所述多个射源的轴向位置不同，所述多个射源在不同次扫描时的轴向位置不同；或者，

利用一个射源对待扫描对象进行多次扫描，每次扫描得到一组投影图像，所述多次扫描包括N次环形扫描和M次螺旋扫描，N≥2，N>M≥1，所述多次扫描分别对应轴向位置不同的扫描层，每个所述螺旋扫描的扫描层仅与所述环形扫描的扫描层相邻。

15.根据权利要求14所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，M=N-1，在进行所述多次扫描时，所述环形扫描和所述螺旋扫描在轴向上交替分布。

16.根据权利要求15所述的CBCT图像重建方法，其特征在于，M=1。

17.一种CBCT图像重建装置，其特征在于，包括：

存储器，所述存储器存储执行指令；以及

处理器，所述处理器执行所述存储器存储的执行指令，使得所述处理器执行如权利要求1至16中任一项所述的CBCT图像重建方法。