NL8401237A - Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden. - Google Patents
Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden. Download PDFInfo
- Publication number
- NL8401237A NL8401237A NL8401237A NL8401237A NL8401237A NL 8401237 A NL8401237 A NL 8401237A NL 8401237 A NL8401237 A NL 8401237A NL 8401237 A NL8401237 A NL 8401237A NL 8401237 A NL8401237 A NL 8401237A
- Authority
- NL
- Netherlands
- Prior art keywords
- image
- back projector
- projection
- samples
- new
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 4
- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 claims description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 2
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 22
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 9
- 238000002591 computed tomography Methods 0.000 description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 210000004872 soft tissue Anatomy 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 210000000988 bone and bone Anatomy 0.000 description 2
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000000205 computational method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000010606 normalization Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000003595 spectral effect Effects 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T11/00—2D [Two Dimensional] image generation
- G06T11/003—Reconstruction from projections, e.g. tomography
- G06T11/006—Inverse problem, transformation from projection-space into object-space, e.g. transform methods, back-projection, algebraic methods
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B6/00—Apparatus or devices for radiation diagnosis; Apparatus or devices for radiation diagnosis combined with radiation therapy equipment
- A61B6/52—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis
- A61B6/5258—Devices using data or image processing specially adapted for radiation diagnosis involving detection or reduction of artifacts or noise
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
- G06T2211/00—Image generation
- G06T2211/40—Computed tomography
- G06T2211/421—Filtered back projection [FBP]
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S378/00—X-ray or gamma ray systems or devices
- Y10S378/901—Computer tomography program or processor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Medical Informatics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Public Health (AREA)
- Pathology (AREA)
- Radiology & Medical Imaging (AREA)
- Biomedical Technology (AREA)
- Heart & Thoracic Surgery (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
- Surgery (AREA)
- Algebra (AREA)
- Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
- Mathematical Analysis (AREA)
- Mathematical Optimization (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Pure & Applied Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Apparatus For Radiation Diagnosis (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
N.0. 32416 1
Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden.
De uitvinding heeft betrekking op computer-gegenereerde beelden en heeft meer in het bijzonder betrekking op een stelsel voor het opnieuw projecteren van deze beelden voor artefact correctie en andere doeleinden.
5 Door de ontwikkeling van x-straal berekende tomografie (computed tomography (=CT)) zijn scanners verkregen die een afname van gegevensverkrijging en beeldreconstructietijden en een toename van dichtheid en ruimtelijke resolutie vertonen. Deze verbeteringen zijn hoofdzakelijk verkregen door de toepassing van meer verfijnde stelsels van gegevens-10 verkrijging en van snellere beeldreconstruetiehardware. Een tweede middel om de beeldkwaliteit te vergroten is de nieuwe evaluatie geweest van veronderstellingen die destijds gemaakt zijn om de eerste generaties van CT scanners te bouwen en om correcties in het beeldreconstruc-tie-aigoritme in te voeren. Deze veronderstellingen zijn destijd ge-15 maakt opdat de door een feitelijke scanner verzamelde gegevens verenigbaar waren met theoretische reconstructie-algoritmen.
Een voorbeeld van deze technische veronderstellingen heeft te maken met het spectrum van de x-straalbron en met de energie afhankelijkheid van de verzwakkingscoëfficiënten van verschillende elementen van 20 het voorwerp dat onderzocht wordt. Een belangrijke in het verleden gebruikte veronderstelling voor het opwekken van beelden is dat de bron monochromatisch is of dat de energie afhankelijkheid van de verzwakkingscoëfficiënten voor alle elementen identiek is. Het is bekend dat er aan geen van beide voorwaarden voldaan wordt en dat dientengevolge 25 in de resulterende beelden artefacten die als polychromatische artefacten bekend zijn worden teweeg gebracht. De artefacten kunnen als komvormig en als negatieve flitsen (streaks) tussen scherpe voorwerpen, die hoge verzwakkingscoëfficiënten hebben, geïdentificeerd worden.
In de bekende techniek, zie bijvoorbeeld het Amerikaanse octrooi 30 4.217.641, wordt een iteratieve post-reconstructiewerkwijze gebruikt om het niveau van polychromatische artefacten te verminderen. Onder de be-kende-techniek beschrijvende publikaties die polychromatische artefact correctietechnieken beschrijven zijn: de Amerikaanse octrooischriften 4.222.104 en 4.223.384 evenals het artikel ”A Framework for Spectral 35 Artifact Corrections in X-ray Computed Tomography" van J. Peter Stone-strom et al., in IEEE Transactions on Biomedical Ingineering, Vol. MBE-28, nr. 2, februari 1981.
8401237 ,2.__________ I 1 % . i
De basis van deze bekende post-reconstructiecorrectiewerkwijzen is dat voorwerpen gevormd worden door twee bij benadering homogene componenten voor wat betreft de energie-afhankelijkheid van hun verzwak-kingscoëfficiënten. In biologische toepassingen zijn deze twee compo-5 nenten: been en zacht weefsel. Een initieel beeld wordt gereconstrueerd onder toepassing van eerste-orde polychromatische correcties voor het belangrijkste element, gewoonlijk zacht weefsel. Het initiële beeld wordt dan op een pixel-bij-pixel basis gesegmenteerd om benaderde beelden van de twee componenten op te wekken. De weglengten worden vervol-10 gens door de twee beelden onder toepassing van reprojectietechnieken berekend. Uitgaande van de reprojecties worden dan foutprojecties gevormd en toegevoegd aan de projectiegegevens die gebruikt worden om het initiële beeld te vormen. Uit de nieuwe projectiegegevens wordt vervolgens een tweede-ordebeeld gereconstrueerd. Wanneer het niveau van de 15 polychromatische correctie toereikend is, is vervolgens het algoritme voltooid. In het tegengestelde geval wordt de bovenvermelde procedure herhaald.
Het gebruik van nieuwe of reprojectie is niet beperkt tot polychromatische correctie-algoritmen. Het artikel "An Algorithm for the 20 Reduction of Metal Clip Artifacts in CT Reconstructions" van G.H. Glover en N.J. Pelc in "Medical Physics" Vol. 8, nr. 6, november 1981 beschrijft een werkwijze om de door metaalklemmen teweeg gebrachte artefacten te verwijderen door als deel van het algoritme daarvan reprojectie toe te passen. Het artikel "A Simple Computational Method for Redu-25 cing Streak Artifacts in CT Images", door G. Henrich in "Computed Tomography", Vol 4, 1981 beschrijft een algoritme dat gebruikt kan worden om flitsen, zoals die teweeg gebracht door gedeeltelijke volume-arte-facten, te verwijderen.
De in de bekende-techniek publikaties beschreven polychromati-30 sche-, metaalklem- en flits-artefact correctie-algoritmen zijn niet in de handel ingevoerd omdat de reprojectiestap buitengewoon veel tijd in beslag neemt. De bekende reprojectiemethoden waren te langzaam daar zij steunen op de inherente reprojectiestap die in de op algebraïsche technieken gebaseerde reconstructie-algoritmen opgenomen is. Het langzame 35 karakter van de bekende reprojectiesystemen en de beoogde oplossing daarvoor zijn benadrukt in een artikel "Algorithms for Fast Back- and Re-projection in Computed Tomography" van T.M. Peters in "IEEE Transactions on Nuclear Science" Vol. NS-28, nr. 4, augustus 1981. Het artikel beschrijft een methode waarin een gewijzigde terugprojector wordt ge-40 bruikt om nieuwe of reprojecties te verkrijgen. Het probleem bij dit 8401237 * Ί 3 systeem is dat de wijzigingen of modificaties de hardware van een te— rugprojector radicaal veranderen en dat het systeem derhalve niet voor commerciële doeleinden gemakkelijk toepasbaar is. Voor het systeem zijn middelen vereist om de normale gegevenstroom door de terugprojector om 5 te keren hetgeen in nieuwe projecties aan de normale ingang van de eenheid resulteert. Daarenboven zijn de resulterende nieuwe of reprojec-ties van slechte kwaliteit en zijn er gecompliceerde correcties nodig om hen bij een artefact correctie-algoritme toe te passen.
Dienovereenkomstig bestaat er sinds lange tijd behoefte aan snelle 10 reprojectietechnieken en apparatuur.
Volgens een voorkeursuitvoering van de uitvinding wordt een stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden verschaft, welk stelsel omvat - middelen om de door een persoon of voorwerp gaande straling om te 15 zetten in elektrische signalen die een functie zijn van de verzwakking in de baan van de straling door de persoon, - middelen om de signalen vooraf te verwerken, - middelen om de voorverwerkte signalen- te filteren, - middelen om de gefilterde voorverwerkte signalen terug te projecteren 20 teneinde gedigitiseerde beelden van de persoon te verkrijgen, en - middelen waaronder de terugprojectiemiddelen om het beeld van de persoon opnieuw te projecteren door het beeld naar de normale ingang van de terugprojector te voeren en door van de normale uitgang nieuwe projecties te verkrijgen.
25 Een kenmerk van de uitvinding is het toepassen van gereprojecteer- de waarden om polychromatische artefacten te corrigeren.
De vereiste polychromatische correct!ewerkwijze wordt gerealiseerd door het ongewijzigde terugprojectiestelsel als een nieuwe projector te gebruiken teneinde nieuwe projecties te verkrijgen in een met de terug-30 projectietijd vergelijkbare tijd waardoor de invoering van een in de handel geschikt polychromatisch correctiesysteem mogelijk wordt.
De uitvinding zal nader worden toegelicht met verwijzing naar de bijbehorende tekeningen, waarin: figuur 1 een blokschema geeft van een uitvoeringsvorm van een re-35 projectiestelsel dat toegepast wordt om polychromatische artefacten te corrigeren; figuur 2 een door een gedigitiseerd beeld lopende straal toont; en figuur 3 de drie mogelijke richtingen van de een rij van het gedi-40 gitiseerde beeld kruisende straal uit figuur 2 toont.
8401237 ï i 4
Het CT scanner stelsel 11 van figuur 1 heeft een werkstellage 12. De persoon wordt in de werkstellage 12 aan straling onderworpen en de straling wordt na de persoon te zijn doorlopen gedetecteerd. De gedetecteerde stralen worden behandeld in het blok 13 dat als FEE (Front 5 End Electronics) is aangeduid. De elektrische signalen worden vervolgens door de processor 14 voorverwerkt. De uitgangssignalen van 14 worden projecties genoemd. Het uitgangssignaal van 14 wordt via de correc-tie-eenheid 28 gevoerd. De eenheid voert een eerste-orde polychromati-sche correctie uit op de projecties teneinde het initiële beeld teweeg 10 te brengen.
Het uitgangssignaal van de correctie-eenheid 28 wordt aan het filter 16 toegevoerd. De gefilterde projecties worden door de terugprojec-tor 17 teruggeprojecteerd. De voor het sturen van de terugprojector gebruikte parameters worden verkregen van de constante generator 31. Het 15 uitgangssignaal van de terugprojector wordt in de vorm van een gedigi-tiseerd beeld in de matrix 18 ingevoerd. De matrix van gedigitiseerde gegevens wordt gebruikt om op de weergeefinrichting 19 beelden te verschaffen.
Er zijn middelen aangebracht om de terugprojector 17 te gebruiken 20 voor het opwekken van nieuwe projecties van de waarden in de matrix 18. Meer in het bijzonder zijn de rij- en kolomuitleesschakelingen 21 en 22 verbonden met de multiplexer 23 die op zijn beurt verbonden is met de ingang van de verwerkingseenheid 24. Deze verwerkingseenheid is in een voorkeursuitvoering ontworpen om tussen pixels of beeldelementen van 25 been of zacht weefsel te onderscheiden.
De uitgang van de eenheid 24 is via de schakelaar 26 verbonden met de terugprojector 17. In de normale mode van beeldreconstructie is de schakelaar 26 zodanig ingesteld dat de terugprojector 17 het uitgangssignaal van het filter 16 als zijn ingangssignaal gebruikt. In de re-30 projectiemode van het stelsel is de schakelaar 26 zodanig gesteld dat het ingangssignaal voor de terugprojector 17 door de uitgang van de eenheid 24 wordt verschaft.
De door de eenheden 21 en 22 verschafte rij- en kolomgegevens worden door de eenheid 17 "teruggeprojecteerd" waardoor er bij de schake-35 laar 27 nieuwe projecties ontstaan. De constante-generator 31 verschaft constanten die geschikt zijn voor het bedrijf met reprojectie door de terugprojector. De schakelaar 27 wordt verder gebruikt om in de normale bedrijfsmode van het stelsel het teruggeprojecteerde beeld aan de matrix 18 te voeren en om in de reprojectiebedrijfsmode van het stelsel 40 de nieuwe projecties aan de correctie-eenheid 28 te voeren.
8401237 * # & 5
In de vanaf de uitgang van de terugprojector 17 via de polychroma-tische foutcorrectie-eenheid 28 lopende terugkoppellus 30 worden poly-chromatische foutcorrecties aangebracht. In de polychromatische correc-tlemode wordt het uitgangssignaal van de terugkoppellus 28 gecombineerd 5 met het uitgangssignaal van de voorverwerkingseenheid 14 en vervolgens aan het filter 16 toegevoerd.
De opvolging van bewerkingen nodig voor de terugprojectie, repro-jectie en polychromatische correctie worden door de niet aangegeven stuureenheid gestuurd welke eenheid rechtstreeks voor de mode specifΙ-ΙΟ catie in de eenheden 23, 26, 27, 28 en 31 verantwoordelijk is.
Ten behoeve van een betere toelichting van het onderhavige stelsel wordt een korte beschrijving van de wiskunde van nieuwe of reprojectie gegeven.
Beschouw nu de functie f(x,y) die een reconstructie voorstelt van 15 de dwarsdoorsnede van een voorwerp en de weg gekenmerkt door (8,t) gegeven door: t * x cos (Θ) + y sin (θ) (1) waarin 20 1t1< c° |θ| < TT/ 2,0
Het voorwerp en de baan zijn in figuur 2 aangegeven.
Een monster van de reprojectie van f(x,y) langs de weg gekenmerkt door (ö,t), p(6,t) wordt gegeven door: 25 p(&,t) * ff f(x,y) & (t-x cos (ö)-y sin (0»dxdy (2) -ai waarin (z) een normale 6 functie is beschreven door:
CA
30 /i(z)g(z) dz « g(0) (3) -ar
De integratie in (2) gebeurt over stroken van breedte nul. Een strook van een breedte ongelijk aan nul kan in (2) opgenomen worden door de & functie te vervangen door een genormaliseerde dwarsdoorsnede 35 van de strook. De normalisatie waarborgt dat de integraal van de dwarsdoorsnede van de gewenste apertuurfunctie de eenheid is.
Het uitgangssignaal van een reconstructie-eenheid in een feitelijk stelsel is niet zoals (2) inhoudt. Het resultaat is in feite een bemonsterde representatie van de functie f(x,y). De discrete versie wordt 40 met f,f(i»j) aangeduid. Deze functie is eveneens In figuur 2 aangege- 8401237
• I
6 ven. De indices voor i en j liggen in het bereik [1,M]. Men kan gemak-kelijk aantonen dat f"(i»j) op de volgende wijze betrokken is op f"(i,j) - f(x,y) (4) 5 voor x = G_X + (i-0.5).D_G , (5) y = GJT - (j-0,5).D_G (6) waarin 10 D_G - G / M (7)
De variabelen G_X, G_Y, en G zijn in figuur 2 gedefinieerd.
Een benaderde waarde van e reprojectie, aangeduid met p'’(0,t), kan gevonden worden door (4) in (2) te vervangen en door de integralen te vervangen door sommaties. Het resultaat is 15
Μ M
p"(e,t) =£ Z w(i,j; e,t). f"(i,j (8) i=l j*l
De functie w(i,jj 0,t) is de afstand door de monsterwaarden van f"(i,j) voor de door de parameterbetrekking (0,t) gegeven lijn. Fi-20 guur 2 geeft een situatie aan waarin de waarden van w(;) onderscheiden kunnen worden. Het is gemakkelijk om stroken met een breedte ongelijk aan nul in w(;) op te nemen. Bevredigende reprojecties en dientengevolge bevredigende polychromatische correcties zijn echter verkregen bij toepassing van stroken van nul breedte.
25 Beschouw nu het opwekken van een reprojectiewaarde p*'(0,t) voor het geval van |e| < *r/ 4,0 (9)
Beschouw nu de doorsnijding van de straal met de j-de rij van het beeld. Neem nu aan dat de straal tussen de middens van de pixels 30 f"(i,j) en f"(i+l,j) doorgaat. Als gevolg van (9) kunnen alleen w(i,j; 0,t) en w(i+l,j; 0,t) ongelijk aan nul zijn. Er zijn drie gevallen voor de twee waarden van w(;). Deze gevallen zijn in figuur 3 aangegeven. Nu zullen de waarden van deze twee weegfunctiemonsters in elk van de drie gevallen afgeleid worden* 35 Vul eerst voor x in (1) in: x = (t - y sin(0)> / cos(O) (10)
De waarde van y in (10) kan bepaald worden door (6) voor de beken-) de waarde van j te evalueren.
Substitueer (10) nu in (5) en los voor i op. Het resultaat is 40 i'' = (t/cos(0)-y tan(Θ)-G_X+0,5 D_G)/D_G (11) 8401237 7
De variabele I'' wordt in plaats van 'i' gebruikt teneinde aan te geven dat er een continu coördinatenstelsel wordt gebruikt in plaats van een door de index i te kennen gegeven integer coördinatenstelsel. De twee pixels of beeldelementen die bijdragen aan de reprojectie 5 voor de straal en van de j-de rij liggen bij de indices 'i' en i+1, waarin 'i' gegeven is door: i-Vi’V (12) en \x/ het grootste gehele getal is kleiner dan of gelijk aan x. Definieer nu de variabele 1 bf gelijk aan (zie figuur 3): 10 b = i" - i (13)
Laat ’a’ de coördinaat zijn van het uittreepunt van de straal bij de bodem van de rij* Gemakkelijk kan aangetoond worden dat dit gegeven wordt door: a - h + 0,5 tao(e) (14) 15 Laat 'a2* de coördinaat zijn waarin de straal de bovenzijde van de rij binnengaat. Dit wordt gegeven door: a2» b - 0,5 tan(O) (15)
Het is duidelijk dat de drie in figuur 3 aangegeven gevallen beschreven kunnen worden door 'a' en 'a2’ te gebruiken. De resultaten zijn: 20 geval I : a < 0,5 en a2 < 0,5 (16a) geval 11(a): a > 0,5 en a2 < 0,5 , Θ > 0,0 (16b) geval 11(b): a <0,5 en a2 > 0,5 , Θ <0,0 (16c) geval III : a ^ 0,5 en a2 y 0,5 (16d)
Aangetoond kan worden dat de weegfuncties worden gegeven door: 25 geval I w(i,jj©,t) - D_G / |cos(ö) | (17a) w(i+l,j;&,t) = 0 (18a) geval 11(a): θ>0,0 w(i,j; ©,t) = (0,5 - a2).D_G / |sin(0)| (I7b) w(i+l,j;0,t) = (a-0,5).D_G / jsin(e)| (18b) 30 geval 11(b): θ< 0,0 w(i,j;©,t) = (0,5-a).D_G / [sin(6)j (17c) w(i+l,j;ö,t) = (a2-0,5).D_G / |sin(©)| (18c) geval III : w(i,j;©,t) = 0 (17d) 35 w(i+l,j;0,t) = D_G /. |cos(0)| (18d)
De bijdrage aan de reprojectie langs de straal gekenmerkt door (&,t) door de j-de rij wordt gegeven door: P”(e,t;j) » w(i,j; ©,t).f'*(i,j) + w(i+l,j; 0,t).f'r(i+l,j) (19) 40 waarin 'j’ in (19) de bijdrage van de j-de rij aan de reprojectie 8401237 » 8 aangeeft.
Voor een enkelvoudige straal wordt een werkwijze aangegeven om de reprojectie te berekenen langs de straal die aan (9) voldoet. De procedure is als volgt: 5 1. lus (loop) door alle M rijen in het beeld; 2. bereken de 7 waarde van een rij onder toepassing van (6); 3. bereken de doorsnijding van de straal met de rij onder toepassing van (11); 4. vindt i, b, a en a2 onder toepassing van (12), (13), (14) en (15); 10 5. bepaal in welk geval de straal valt onder toepassing van (16); 6. bereken voor de specifieke gevallen de gewichten onder toepassing van (17) en (18); 7. update het reprojectiemonster onder toepassing van (19); en 8. ga naar 1 wanneer er meer rijen verwerkt moeten worden.
15 Bij een feitelijk reprojectiestelsel zijn alle monsters van een reprojectie vereist· In theorie kan men juist de boven beschreven werkwijze voor elk monster in de reprojectie gebruiken. Deze procedure maakt echter geen gebruik van de inherente gelijkheid tussen de repro-jectiemonsters. De boven gegeven werkwijze kan uitgestrekt worden voor 20 de gelijktijdige berekening van alle monsters. Neem aan dat er N monsters van een reprojectie onder een hoek Θ nodig zijn. Neem eveneens aan dat het voorwerp in een cirkel met straal R is opgenomen. De discrete monsters van de reprojectie kunnen gegeven worden door: ρ"(θ,1) = p"(e,t(l)) (20) 25 voor
1 = 1,2,...,N
t(l) = -R + (1-0,5).D_T (21) waarin D_T = 2,0. R / N (22) 30 Neem aan dat i'' berekend is voor een bepaalde waarde van '1 *.
Noem deze waarde i”(l). Uit de vergelijkingen (11) en (21) blijkt dat: r’d+l) - i"(l) +DZT' (23) waarin 35 D_T‘ - DJT / cos(e) / D_G (24)
Neem nu aan dat i"(l) berekend is geweest voor de j-de rij. Deze waarde wordt met i''(l,j) aangeduid. Men kan aantonen uit (6) en (11) dat i,r(l,j) en i,f(l,j+l) onderling betrokken zijn als volgt: iM(l.j+l) - i"(l»J) + tan(O) (25) 40 Een werkwijze die alle monsters in een reprojectie gelijktijdig 8401237 * 9 .φ.
berekent kan nu gepresenteerd worden: 1. stel alle monsters in de reprojectie vooraf op nul; 2. bereken cos(e), sin(6) en tan(&); 3. bepaal D_T’ met behulp van (24); 5 4. bereken i”(l>l) onder toepassing van (6), (11) en (21); 5. lus door alle rijen in het beeld; 6. lus door alle reprojectiemonsters; 7. vindt b, a en a2 onder toepassing van (13), (14) en (15); 8. bepaalde de gewichten onder toepassing van (16), (17) en (18); 10 9. update het projectiemonster met behulp van (19); 10. update i’’ onder toepassing van (23); 11. ga naar 6. wanneer er meer reprojectiemonsters zijn; 12. update it( onder toepassing van (25); en 13. ga naar 5. wanneer er meer rijen in het beeld zijn.
15 Een normale terugprojector werkt door een waarde van een gefilter de projectie op alle pixels voor een resulterend beeld te smeren. De terugprojector wordt bepaald door de index van de gefilterde projectie die aan een van de vier hoekpixels in het beeld bijdraagt. Aan de terugprojector worden eveneens incrementen gegeven van de indices in de 20 gefilterde projectie voor de pixels in de rij- en kolom-grenzend aan de hoekpixel. Vanuit deze drie constanten is de terugprojector in staat cm door eenvoudige optelling de indices van alle pixels voor een gegeven gefilterde projectie te berekenen. Terugprojectoren zijn in het algemeen zodanig ontworpen dat het aantal projecties, het aantal monsters 25 per projectie, het aantal pixels in een rij en een kolom van het beeld, en de fysieke afmeting van het beeld variabelen kunnen zijn. Op deze Λ wijze wordt een flexibele co-processor gebruikt om de door de terugprojector vereiste constanten te genereren.
De boven gegeven beschrijving van een terugprojector is recht-30 streeks van toepassing op een evenwijdige terugprojectie-eenheid. Bij een juiste keuze van constanten kan eveneens een waaier-bundelterugpro-jector als een evenwijdige terugprojector gebruikt worden.
Men kan begrijpen dat de boven gegeven reprojectiewerkwijze ingevoerd kan worden door de M rijen van het beeld als "projecties" terug 35 te projecteren die elk M monsters bevatten hetgeen resulteert in een gereconstrueerd "beeld" met afmeting Nxl dat de reprojectie voorstelt. Het increment tussen monsterwaarden in een rij van het resulterende “beeld" bedraagt D__T’. Daar er slechts êên rij in het "beeld" is, is het kolomincrement niet nodig voor de terugprojector. De beginwaarde 40 van i*' voor elke "projectie" kan gevonden worden onder toepassing van 8401237 Λ 10 (11). De co-processor van de terugprojector kan gebruikt worden om D T' en i" te genereren waardoor het mogelijk is voor de terugprojector om reprojecties te genereren.
De enige afwijking van de boven gegeven werkwijze ten opzichte van 5 een exacte terugprojectoruitvoering is de in de stappen 7. en 8. ingesloten interpolatie. Een feitelijke terugprojector maakt gewoonlijk gebruik van een nul- of eerste-orde interpolatie tussen de twee projec-tiewaarden wanneer een straal tussen projectiemonsterwaarden passeert. De boven gegeven werkwijze houdt in feite in dat een twee-dimensie in-10 terpolatiebewerking nodig is. De twee variabelen in dit interpolatie-schema zijn de afstand tussen de straaldoorgang en het linker monster b en de hoek van doorsnijding Θ. Het is gemakkelijk in te zien dat een feitelijke terugprojector gewijzigd kan worden voor de opname van dit nieuwe nauwkeurige interpolatieschema.
15 Neem nu aan dat de voorwerpfunctie langs een rij in een beeld een langzaam variërende functie is. Dan zal tot een eerste-orde benadering, een nul- of eerste-orde interpolatie tussen de twee monsters, die een straal passeert, toereikend zijn. Wanneer deze aanname gemaakt wordt dan is de boven gegeven werkwijze, waarbij 7. en 8. vervangen zijn door 20 lineaire interpolatie, een beschrijving van een feitelijke terugprojector. Opgemerkt wordt dat de resulterende reprojecties door bekende factoren op schaal gebracht zijn.
Keren we nu terug tot de in (9) weergegeven aanname. Deze aanname was nodig opdat een straal tenminste twee monsters in een rij passeert 25 of kruist. De boven gegeven werkwijze werkt alleen voor waarden van Θ die aan deze aanname voldoen. Voor waarden van Θ, die niet in dit bereik vallen, zijn de aan de terugprojector gegeven "projecties" niet de rijen van het beeld maar de kolommen van het beeld.
Bij het berekenen dus van reprojecties voor veel hoeken moet men 30 de waarden van Θ in twee categoriën verdelen. I: die waarden van Θ die voldoen aan (9), en II: die waarden van β die niet aan (9) voldoen.
Een universele reprojectie opwekkingswerkwijze kan nu gepresenteerd worden: 35 1. gebruik de normale reprojectiewerkwijze voor categorie I; 2. draai het beeld over 90 graden; 3. gebruik de normale reprojectiewerkwijze voor categorie II.
Dit stelsel maakt het aan een ongewijzigde te gebruiken terugprojector mogelijk om nieuwe of reprojecties te verkrijgen. Het voordeel 40 van dit stelsel is dat op voordelige wijze gebruik wordt gemaakt van 8401237 11 het feit dat terugprojectoren ontworpen zijn om het parallellisme in het terugprojectie-algoritme te benutten. Derhalve wordt de voor het verkrijgen van nieuwe projecties vereiste tijd aanzienlijk verminderd zodat dit stelsel voor klinisch uitvoerbare artefactcorrectie gebruikt 5 kan worden.
Terwijl de principes van de uitvinding in samenhang met specifieke werkwijzen en inrichtingen zijn toegelicht zal het duidelijk zijn dat deze beschrijving slechts bij wijze van voorbeeld is beschreven. Vele wijzigingen kunnen aan het uitvoeringsvoorbeeld worden gegeven zonder 10 buiten het kader van de uitvinding te treden.
8401237
Claims (11)
1. Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden voorzien van middelen voor het omzetten van door een persoon gaande straling in elektrische signalen die de verzwakking in 5 de baan van de straling door de persoon voorstellen, middelen voor het voorverwerken van de signalen, middelen voor het filteren van de voorverwerkte signalen, middelen voor het terugprojecteren van de gefilterde voorverwerkte signalen om een beeld van de persoon te verschaffen, en middelen waaronder de terugprojectiemiddelen voor het opnieuw pro- 10 jecteren van het beeld van de persoon door het beeld aan de normale ingang van de terugprojector te voeren en door nieuwe projecties van de normale uitgang af te nemen.
2. Stelsel volgens conclusie 1 voorzien van middelen voor het corrigeren van polychromatische artefacten.
3. Stelsel volgens conclusie 1 voorzien van middelen voor het cor rigeren van op metaalklemmen betrokken artefacten.
4. Stelsel volgens conclusie 1 voorzien van middelen voor het corrigeren van snelle-bewegings (streak) artefacten.
5. Stelsel volgens conclusie 1 voorzien van middelen om een waai- 20 er-bundel terugprojector te gebruiken.
6. Stelsel volgens conclusie 2 voorzien van middelen om een waai-er-bundel terugprojector te gebruiken.
7. Stelsel volgens conclusie 3 voorzien van middelen om een waai-er-bundel terugprojector te gebruiken.
25 S. Stelsel volgens conclusie 4 voorzien van middelen om een waai- er-bundel terugprojector te gebruiken.
9. Werkwijze voor het opnieuw projecteren van een beeld onder toepassing van een terugprojector, welke werkwijze omvat de stappen van het overdragen van beeldgegevens aan de ingang van de terugprojector, 30 het toevoeren van reprojectieconstanten aan de terugprojector teneinde de terugprojector nieuwe projecties te doen opwekken, en het verkrijgen van de nieuwe projecties aan de uitgang van de terugprojector.
10. Werkwijze volgens conclusie 9 omvattende de stappen van het overdragen van of de rijen of de kolommen van het beeld als projecties 35 aan de ingang van de terugprojector, het opdragen aan de terugprojector om een uitgangsbeeld met slechts één rij te reconstrueren, het aanbrengen van incrementen tussen monsterwaarden van de ene rij in het uitgangssignaal van de terugprojector, welke incrementen betrokken zijn op de afstand tussen monsters en de hoek van de monsters in de nieuwe pro- 40 jectie, en het aanbrengen van beginrijwaarden betrokken op de hoek van 8401237 de monsters van de nieuwe projectie en de richting van het beeld.
11. Werkwijze volgens conclusie 10, waarin rijen worden overgedragen wanneer de hoek van de monsters van de nieuwe projectie een absolute waarde tussen nul en 45 graden hebben, en waarin kolommen worden 5 overgedragen wanneer de hoek van de monsters van de nieuwe projectie andere hoekwaarden heeft. *****£**& 8401237
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US48731083 | 1983-04-21 | ||
US06/487,310 US4626991A (en) | 1983-04-21 | 1983-04-21 | System for reprojecting images acquired by backprojection |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NL8401237A true NL8401237A (nl) | 1984-11-16 |
NL192321B NL192321B (nl) | 1997-02-03 |
NL192321C NL192321C (nl) | 1997-06-04 |
Family
ID=23935221
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NL8401237A NL192321C (nl) | 1983-04-21 | 1984-04-17 | Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden. |
Country Status (6)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4626991A (nl) |
JP (1) | JPS6041168A (nl) |
DE (1) | DE3414875C2 (nl) |
FR (1) | FR2544939B1 (nl) |
IL (1) | IL71561A (nl) |
NL (1) | NL192321C (nl) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5414622A (en) * | 1985-11-15 | 1995-05-09 | Walters; Ronald G. | Method and apparatus for back projecting image data into an image matrix location |
NL8603059A (nl) * | 1986-12-01 | 1988-07-01 | Philips Nv | Inrichting en werkwijze met bewegingsartefactreductie voor verschilbeeldbepaling. |
US4809172A (en) * | 1987-03-11 | 1989-02-28 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method for obtaining image data with a tomographic apparatus |
US5008822A (en) * | 1988-11-25 | 1991-04-16 | Picker International, Inc. | Combined high speed backprojection and forward projection processor for CT systems |
US5136660A (en) * | 1989-10-13 | 1992-08-04 | International Business Machines Corporation | Apparatus and method for computing the radon transform of digital images |
US5251128A (en) * | 1990-11-19 | 1993-10-05 | General Electric Company | Motion artifact reduction in projection imaging |
US5438602A (en) * | 1993-12-23 | 1995-08-01 | General Electric Company | Correction of CT attenuation data using fan beam reprojections |
US6035012A (en) * | 1998-05-14 | 2000-03-07 | Gen Electric | Artifact correction for highly attenuating objects |
US6351548B1 (en) | 1999-06-23 | 2002-02-26 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Fast hierarchical reprojection algorithm for tomography |
US6332035B1 (en) | 1999-06-23 | 2001-12-18 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Fast hierarchical reprojection algorithms for 3D radon transforms |
US6263096B1 (en) | 1999-06-23 | 2001-07-17 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Multilevel domain decomposition method for fast reprojection of images |
US6307911B1 (en) | 1999-06-23 | 2001-10-23 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Fast hierarchical backprojection for 3D Radon transform |
US6282257B1 (en) | 1999-06-23 | 2001-08-28 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Fast hierarchical backprojection method for imaging |
US6631285B2 (en) * | 2001-03-15 | 2003-10-07 | Koninklijke Philips Electronics, N. V. | Fast transform for reconstruction of rotating-slat data |
DE10135994A1 (de) * | 2001-07-24 | 2003-02-20 | Siemens Ag | Verfahren zur Reduzierung von Artefakten in CT-Bildern, die durch Strukturen hoher Dichte hervorgerufen werden |
JP3950716B2 (ja) * | 2002-03-06 | 2007-08-01 | ジーイー・メディカル・システムズ・グローバル・テクノロジー・カンパニー・エルエルシー | X線ct装置、及びその制御方法 |
US7551708B2 (en) * | 2007-02-07 | 2009-06-23 | General Electric Company | Method of iterative reconstruction for energy discriminating computed tomography systems |
DE102009014726A1 (de) * | 2009-03-25 | 2010-10-07 | Siemens Aktiengesellschaft | Verfahren und Bildrekonstruktionseinrichtung zur Rekonstruktion von Bilddaten |
DE102009043213A1 (de) * | 2009-09-28 | 2011-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Effiziente Korrektur von Polychromieeffekten bei der Bildrekonstruktion |
US8189735B2 (en) * | 2010-07-22 | 2012-05-29 | General Electric Company | System and method for reconstruction of X-ray images |
Family Cites Families (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB1578442A (en) * | 1976-07-01 | 1980-11-05 | Emi Ltd | Radiography |
GB1559138A (en) * | 1977-02-02 | 1980-01-16 | Emi Ltd | Organisation of data for display |
DE2709133A1 (de) * | 1977-02-28 | 1978-08-31 | Emi Ltd | Verfahren und vorrichtung zur untersuchung einer ebenen scheibe eines koerpers mittels durchdringender strahlung |
JPS544585A (en) * | 1977-06-14 | 1979-01-13 | Toshiba Corp | Tomographic apparatus by radiations |
DE2756659A1 (de) * | 1977-12-19 | 1979-06-21 | Philips Patentverwaltung | Anordnung zur bestimmung der absorptionsverteilung |
US4217641A (en) * | 1978-04-28 | 1980-08-12 | U.S. Philips Corporation | Correction for polychromatic X-ray distortion in CT images |
US4222104A (en) * | 1978-11-02 | 1980-09-09 | E M I Limited | Radiography |
US4442489A (en) * | 1979-06-16 | 1984-04-10 | U.S. Philips Corporation | Device for computed tomography |
US4422146A (en) * | 1979-11-22 | 1983-12-20 | The President Of Tokyo Institute Of Technology | Reconstruction method of a computed tomographic image from a few X-ray projections |
JPS6058504B2 (ja) * | 1980-11-17 | 1985-12-20 | 株式会社東芝 | 再構成装置 |
JPS5814270A (ja) * | 1981-07-17 | 1983-01-27 | Fuji Photo Film Co Ltd | 画像走査記録方法 |
FR2519772B1 (fr) * | 1982-01-08 | 1986-01-31 | Thomson Csf | Dispositif de detection de reference pour tomodensitometre multidetecteur et tomodensitometre comportant un tel dispositif |
US4472823A (en) * | 1982-03-17 | 1984-09-18 | U.S. Philips Corporation | Computed tomography apparatus with detector sensitivity correction |
-
1983
- 1983-04-21 US US06/487,310 patent/US4626991A/en not_active Expired - Lifetime
-
1984
- 1984-04-16 IL IL7156184A patent/IL71561A/xx unknown
- 1984-04-17 NL NL8401237A patent/NL192321C/nl not_active IP Right Cessation
- 1984-04-19 DE DE19843414875 patent/DE3414875C2/de not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-20 FR FR848406360A patent/FR2544939B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1984-04-21 JP JP59081663A patent/JPS6041168A/ja active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
IL71561A0 (en) | 1984-07-31 |
FR2544939A1 (fr) | 1984-10-26 |
US4626991A (en) | 1986-12-02 |
IL71561A (en) | 1987-03-31 |
DE3414875C2 (de) | 1994-03-17 |
DE3414875A1 (de) | 1984-10-25 |
JPS6041168A (ja) | 1985-03-04 |
NL192321C (nl) | 1997-06-04 |
FR2544939B1 (fr) | 1991-11-29 |
NL192321B (nl) | 1997-02-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NL8401237A (nl) | Stelsel voor het opnieuw projecteren van door terugprojectie verkregen beelden. | |
US11026642B2 (en) | Apparatuses and a method for artifact reduction in medical images using a neural network | |
JP7337679B2 (ja) | 医用処理装置、医用処理方法及び記憶媒体 | |
Zhang et al. | MetaInv-Net: Meta inversion network for sparse view CT image reconstruction | |
US5909476A (en) | Iterative process for reconstructing cone-beam tomographic images | |
La Riviere et al. | Reduction of noise-induced streak artifacts in X-ray computed tomography through spline-based penalized-likelihood sinogram smoothing | |
US9036885B2 (en) | Image reconstruction in computed tomography | |
US10925568B2 (en) | Apparatus and method using physical model based deep learning (DL) to improve image quality in images that are reconstructed using computed tomography (CT) | |
EP3447721A1 (en) | A method of generating an enhanced tomographic image of an object | |
EP3673457B1 (en) | A method of generating an enhanced tomographic image of an object | |
NL8401684A (nl) | Stelsel voor het reprojekteren van beelden onder toepassing van omzettechnieken. | |
US11547378B2 (en) | Apparatus and method combining deep learning (DL) with an X-ray computed tomography (CT) scanner having a multi-resolution detector | |
EP3447731A1 (en) | A method of generating an enhanced tomographic image of an object | |
WO2020048865A1 (en) | A method of generating an enhanced tomographic image of an object | |
Maier et al. | GPU denoising for computed tomography | |
Manhart et al. | Guided noise reduction for spectral CT with energy-selective photon counting detectors | |
Choi et al. | Self-supervised inter-and intra-slice correlation learning for low-dose CT image restoration without ground truth | |
KR20200021156A (ko) | 사전 영상을 이용하는 고품질의 4차원 콘빔 전산화 단층 촬영 시스템 | |
NL8401739A (nl) | Stelsel en werkwijze voor het opnieuw projecteren van beelden. | |
Muntoni et al. | Nonconvex image reconstruction via expectation propagation | |
Chen et al. | Prototyping optimization-based image reconstructions from limited-angular-range data in dual-energy CT | |
Huang et al. | Mixed one-bit compressive sensing with applications to overexposure correction for CT reconstruction | |
CN110942494B (zh) | 利用三个数据域迭代重建计算机断层扫描图像的系统 | |
EP4379428A1 (en) | Machine learning-based lag correction for front layer detector in a dual-layer system | |
Plantagie et al. | Filtered backprojection using algebraic filters; application to biomedical micro-ct data |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A85 | Still pending on 85-01-01 | ||
BA | A request for search or an international-type search has been filed | ||
BB | A search report has been drawn up | ||
BC | A request for examination has been filed | ||
SNR | Assignments of patents or rights arising from examined patent applications |
Owner name: PICKER MEDICAL SYSTEMS LTD. |
|
V4 | Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent |
Effective date: 20040417 |