專利名稱：圖像數(shù)據(jù)的重建的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于基于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置獲得的投影數(shù)據(jù)組重建圖像數(shù)據(jù)組的方法以及一種用于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置產(chǎn)生對(duì)象內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)的方法，其中使用該重建方法。此外本發(fā)明還涉及一種這樣圖像重建裝置以及一種用于執(zhí)行所述方法的X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置。
背景技術(shù)：
在X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置中通常利用X射線從多個(gè)投影方向透視對(duì)象以獲取投影數(shù)據(jù)組。然后從該投影數(shù)據(jù)組中重建圖像數(shù)據(jù)組。這一點(diǎn)通常利用反投影方法進(jìn)行，其中在大多數(shù)情況下由X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置的掃描儀獲得的投影數(shù)據(jù)預(yù)處理。然后進(jìn)行三維的“重整”步驟，其中將利用扇形地從源傳播的射線產(chǎn)生的數(shù)據(jù)這樣重整，使得其以如就好像探測(cè)器被平行地到達(dá)探測(cè)器的X射線波前擊中那樣的形狀呈現(xiàn)。借助這樣重整和濾波的數(shù)據(jù)然后在感興趣體積內(nèi)部進(jìn)行到各個(gè)圖像點(diǎn)的反投影。通常在此作為標(biāo)準(zhǔn)方法使用所謂的濾波反投影方法(Filtered Back Projection;FBP)。在該方法中通常首先將“重整的”數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到頻域，在那里通過乘以卷積核進(jìn)行濾波。然后反轉(zhuǎn)換濾波的數(shù)據(jù)，并且利用濾波的數(shù)據(jù)進(jìn)行反投影。通過選擇卷積核可以影響期望的圖像特征，特別是圖像清晰度和噪聲。但是不利地，在這樣的簡(jiǎn)單的反投影方法中圖像清晰度總是耦合到圖像噪聲。實(shí)現(xiàn)的清晰度越高，則圖像噪聲也越高并且反之亦然。由此近來開發(fā)了可以用來部分地克服該局限的迭代的重建方法。在這樣的迭代重建方法中首先從投影測(cè)量數(shù)據(jù)中重建初始的圖像數(shù)據(jù)。為此例如可以使用卷積-反投影方法。從這些初始的圖像數(shù)據(jù)中然后利用應(yīng)當(dāng)盡可能好地?cái)?shù)學(xué)上映射測(cè)量系統(tǒng)的“投影器”(投影算子)產(chǎn)生合成的投影數(shù)據(jù)。與測(cè)量信號(hào)的差然后被反投影并且由此重建殘差圖像，利用該殘差圖像更新初始的圖像。更新后的圖像數(shù)據(jù)又可以被用來在下一個(gè)迭代步驟中借助投影算子產(chǎn)生新的合成投影數(shù)據(jù)，從中又形成與測(cè)量信號(hào)的差并且計(jì)算新的殘差圖像，利用該殘差圖像又可以改善當(dāng)前的迭代級(jí)的圖像數(shù)據(jù)，等等。利用這樣的方法可以重建具有相對(duì)好的圖像清晰度卻具有小的圖像噪聲的圖像數(shù)據(jù)。不利地，這樣的“基于原始數(shù)據(jù)的”或“基于投影數(shù)據(jù)的”迭代方法由于所需的重復(fù)的虛擬的從圖像數(shù)據(jù)空間到投影數(shù)據(jù)空間的投影和從投影數(shù)據(jù)空間到圖像數(shù)據(jù)空間的反投影而計(jì)算量非常大并且由此要求性能極高的硬件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，實(shí)現(xiàn)一種替換的重建方法和相應(yīng)的圖像重建裝置，其產(chǎn)生改進(jìn)的圖像數(shù)據(jù)組，而不要求具有多個(gè)虛擬的投影和反投影的基于投影數(shù)據(jù)的迭代。按照本發(fā)明的用于基于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)組重建圖像數(shù)據(jù)組的方法包括至少以下方法步驟:首先基于投影數(shù)據(jù)組產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組，這例如可以按照常規(guī)的方式利用簡(jiǎn)單的反投影或上面描述的濾波反投影來進(jìn)行。此外產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地、即位置分辨地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量。這一點(diǎn)可以在產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組之前、同時(shí)或之后進(jìn)行。為此要指出，圖像數(shù)據(jù)組不僅可以是空間的圖像數(shù)據(jù)，而且也可以是包括時(shí)間維度的圖像數(shù)據(jù)。例如，可以是在不同的時(shí)刻拍攝相同的層，如該層的一種電影拍攝那樣，或者是在不同的時(shí)刻被拍攝的三維體積。在后一種情況下由此呈現(xiàn)四維圖像數(shù)據(jù)組。不管僅是時(shí)間上靜態(tài)的空間圖像數(shù)據(jù)組還是包括了時(shí)間維度的圖像數(shù)據(jù)組，以下將通過圖像數(shù)據(jù)組的空間和時(shí)間坐標(biāo)張開的空間稱為“圖像數(shù)據(jù)空間”，并且將“位置”理解為在該多維圖像數(shù)據(jù)空間中的圖像點(diǎn)，即體素或像素，其位置通過相應(yīng)的空間和時(shí)間坐標(biāo)值的元組，例如X, y，Z和t來定義。相應(yīng)地，“取決于位置”或“位置分辨”的概念也理解為在時(shí)間方向上的圖像點(diǎn)依賴性或分辨率，只要圖像數(shù)據(jù)空間包括了時(shí)間維的話?？臻g圖像數(shù)據(jù)組(或圖像數(shù)據(jù)組的空間部分)既可以是層圖像的積累，例如一起看來按層地覆蓋特定的體積，也可以是真的體積數(shù)據(jù)。按照本發(fā)明然后基于該第一圖像數(shù)據(jù)組進(jìn)行輸出圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生，其中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上在考慮邊緣圖像數(shù)據(jù)組的條件下又取決于位置地進(jìn)行在第一圖像數(shù)據(jù)組中的分辨率的提高。取決于位置的分辨率提高在此理解為對(duì)于圖像數(shù)據(jù)空間中的不同的位置，局部地進(jìn)行數(shù)據(jù)分辨率的空間的或時(shí)間方向上的不同的提高。優(yōu)選地，分辨率提高也是取決于方向的，即，在每個(gè)方向上是不同的。利用按照本發(fā)明的方法也就是總體上進(jìn)行在第一圖像數(shù)據(jù)組中可探測(cè)的邊緣的區(qū)域中的圖像清晰度的“邊緣選擇性的”局部提高。因?yàn)榉直媛士偸桥c提高的噪聲相關(guān)，所以圖像清晰度的這樣的邊緣選擇性的提高具有如下優(yōu)點(diǎn):僅在重要的地方，也就是在包含最重要的信息的邊緣所處在的地方提高分辨率。就此而言這一點(diǎn)也比圖像分辨率的全局提高有利，因?yàn)樵诒葻o邊緣的平面區(qū)域的區(qū)域中呈現(xiàn)更大的強(qiáng)度區(qū)別的邊緣處完全可以容忍提高的噪聲，而不會(huì)由此隱藏重要的信息。在用于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置產(chǎn)生對(duì)象內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)的按照本發(fā)明的方法中，如上面提到的利用X射線從多個(gè)投影方向透視對(duì)象以獲取投影數(shù)據(jù)組。在此，投影數(shù)據(jù)組的獲取可以按照不同的方式進(jìn)行，即，既可以按照順序的方法也可以按照螺旋形方法進(jìn)行。然后基于投影數(shù)據(jù)組利用前面描述的按照本發(fā)明的重建方法進(jìn)行重建。在此例如可以對(duì)重建數(shù)據(jù)首先進(jìn)行預(yù)處理。例如，可以將投影測(cè)量數(shù)據(jù)首先如通常的那樣濾波一次并且盡可能消除噪聲并且然后必要時(shí)也可以進(jìn)行重整步驟。在此，也可以基于實(shí)際測(cè)量的探測(cè)器-投影測(cè)量數(shù)據(jù)插值投影測(cè)量數(shù)據(jù)。同樣可以對(duì)投影數(shù)據(jù)首先使用校正方法，例如射線硬化校正。根據(jù)按照本發(fā)明的方法重建圖像數(shù)據(jù)的相應(yīng)的圖像重建裝置必須具有用于接收借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置所獲得的投影數(shù)據(jù)組的投影測(cè)量數(shù)據(jù)接口。此外，圖像重建單元需要構(gòu)造為用來基于投影數(shù)據(jù)組重建第一圖像數(shù)據(jù)組的重建單元。在此，可以是可以從投影數(shù)據(jù)組中例如按照常規(guī)的反投影方法產(chǎn)生圖像數(shù)據(jù)組的重建單元。此外，圖像重建裝置應(yīng)當(dāng)具有邊緣圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生單元，其構(gòu)造為在運(yùn)行中產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組，其取決于位置地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組中在至少一個(gè)空間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量，以及圖像數(shù)據(jù)組校正單元，其構(gòu)造為基于第一圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生輸出圖像數(shù)據(jù)組，其中在考慮邊緣圖像數(shù)據(jù)組的條件下在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上進(jìn)行第一圖像數(shù)據(jù)組中的分辨率的提高。最后圖像重建裝置需要用于輸出重建的圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)接口。這樣的圖像重建裝置可以是計(jì)算機(jī)斷層造影裝置的部分，S卩，其例如可以按照通常的方式安裝在斷層造影裝置的控制和分析計(jì)算機(jī)上。原則上這樣的圖像重建裝置也可以按照另一個(gè)計(jì)算機(jī)單元的形式或者在另一個(gè)計(jì)算機(jī)單元上實(shí)現(xiàn)，該另一個(gè)計(jì)算機(jī)單元例如與計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)相連以傳輸數(shù)據(jù)或者以其他方式提供相應(yīng)的數(shù)據(jù)。特別地，第一重建單元、邊緣圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生單元和圖像數(shù)據(jù)組校正單元可以分別作為軟件模塊在具有相應(yīng)的存儲(chǔ)可能性的合適的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)。投影數(shù)據(jù)接口以及圖像數(shù)據(jù)接口同樣可以按照純軟件的形式實(shí)現(xiàn)，如果僅需要從或者到其他在相同的計(jì)算機(jī)單元上實(shí)現(xiàn)的另外的投影數(shù)據(jù)預(yù)處理單元或圖像數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理單元接收投影測(cè)量數(shù)據(jù)或者輸出圖像數(shù)據(jù)。原則上，這些接口也可以作為組合的硬件/軟件接口實(shí)現(xiàn)，以便實(shí)現(xiàn)外部的輸入和輸出，例如借助軟件組件特殊配置的硬件接口。在此，計(jì)算機(jī)斷層造影圖像數(shù)據(jù)的輸出不僅理解為是到顯示器、打印機(jī)等的外部輸出，而且理解為計(jì)算機(jī)斷層造影圖像數(shù)據(jù)通過圖像重建裝置的任何輸出，例如為了后面的觀察或進(jìn)一步處理將圖像數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器。最大程度的軟件實(shí)現(xiàn)具有如下優(yōu)點(diǎn):迄今為止使用的圖像重建裝置也可以按照簡(jiǎn)單的方式通過軟件更新來裝備，以便按照本發(fā)明的方式來工作。就此而言，上述技術(shù)問題也通過這樣的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品解決，其可以直接被加載到可編程圖像重建裝置的存儲(chǔ)器中，具有程序片段，當(dāng)上述程序在圖像重建裝置中運(yùn)行時(shí)用于執(zhí)行按照本發(fā)明的方法的所有步驟。如上面提到的，邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地、也就是對(duì)于每個(gè)圖像點(diǎn)局部地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組中在至少一個(gè)空間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量。該邊緣強(qiáng)度在此以絕對(duì)值給出。優(yōu)選地，在產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組時(shí)保證，該邊緣圖像數(shù)據(jù)組說明與第一圖像數(shù)據(jù)組中的局部噪聲強(qiáng)度相比的相對(duì)邊緣強(qiáng)度的度量。這一點(diǎn)具有如下優(yōu)點(diǎn):在用來邊緣選擇性地提高圖像分辨率的邊緣圖像數(shù)據(jù)組中，也同時(shí)考慮局部噪聲并且例如在呈現(xiàn)高的噪聲的那些邊緣處，僅進(jìn)行比那些在第一圖像數(shù)據(jù)組中的噪聲僅很小的邊緣處更小的分辨率提高。局部的噪聲強(qiáng)度例如可以是第一圖像數(shù)據(jù)組的各自的位置上的噪聲的標(biāo)準(zhǔn)偏差。優(yōu)選地，為了產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組，可以將第一圖像數(shù)據(jù)組在至少涉及的空間/時(shí)間方向上進(jìn)行微分。這一點(diǎn)是用于識(shí)別在涉及的空間/時(shí)間方向上的邊緣的可能性，所述識(shí)別可以利用小的計(jì)算開銷進(jìn)行。特別優(yōu)選地，為此例如可以進(jìn)行在涉及的空間方向上的調(diào)節(jié)的、即修改的或加權(quán)的求導(dǎo)。例如為此可以將離散的導(dǎo)數(shù)在各自的空間/時(shí)間方向上以任意的合適低通濾波來卷積。如上所述，只要邊緣圖像數(shù)據(jù)組說明相對(duì)于局部噪聲強(qiáng)度的相對(duì)邊緣強(qiáng)度，則僅需要將在第一圖像數(shù)據(jù)組的微分中產(chǎn)生的微分圖像數(shù)據(jù)組逐圖像點(diǎn)地與所確定的局部噪聲強(qiáng)度相關(guān)。特別優(yōu)選地這樣產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組，使得邊緣強(qiáng)度值處于邊緣圖像數(shù)據(jù)組的在O和歸一化的最大值、優(yōu)選為I之間的單個(gè)位置處。這一點(diǎn)例如可以如下地簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn):將所確定的絕對(duì)的或(優(yōu)選)相對(duì)的邊緣強(qiáng)度以合適的方式置于用于計(jì)算取決于位置的邊緣強(qiáng)度值的合適函數(shù)的指數(shù)。這一點(diǎn)在后面還要詳細(xì)解釋。為了進(jìn)行邊緣選擇性的圖像清晰度提高，優(yōu)選地在使用該邊緣圖像數(shù)據(jù)組的條件下首先產(chǎn)生圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組。其取決于局部的邊緣強(qiáng)度包括取決于位置的圖像清晰度校正值，其中取決于位置又被理解為在多維圖像數(shù)據(jù)空間中的位置，該位置也可以包括時(shí)間維度。然后通過第一圖像數(shù)據(jù)組與圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組的組合進(jìn)行第一圖像數(shù)據(jù)組中的分辨率的提高。在后面還要解釋執(zhí)行這樣的組合的不同的可能性。對(duì)于圖像清晰度的邊緣選擇性的提高，為了產(chǎn)生圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組，在優(yōu)選的變形中可以首先產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)組，其具有相對(duì)于第一圖像數(shù)據(jù)組在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上提高的分辨率。該第二圖像數(shù)據(jù)組原則上可以直接通過具有合適的卷積核的相應(yīng)的插值或在重新重建的范圍內(nèi)在反投影情況下的例如具有導(dǎo)致更高的分辨率的另一個(gè)卷積核的插值，從投影數(shù)據(jù)組中產(chǎn)生。用于產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)組的該步驟在這種情況下也可以與第一圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生平行或在第一圖像數(shù)據(jù)組的產(chǎn)生之前進(jìn)行。但是優(yōu)選地基于第一圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)組。這一點(diǎn)例如借助增強(qiáng)的插值在與第一圖像數(shù)據(jù)組的去卷積(或卷積)的范圍內(nèi)是可能的。對(duì)于去卷積優(yōu)選可以使用標(biāo)準(zhǔn)化的邊緣增強(qiáng)的濾波器。優(yōu)選地，在此這樣選擇邊緣增強(qiáng)的濾波器，使得在卷積時(shí)考慮具有負(fù)值的各個(gè)當(dāng)前的圖像點(diǎn)的相鄰值，以便這樣產(chǎn)生反相關(guān)，其導(dǎo)致分辨率提高但是也導(dǎo)致噪聲提聞。然后可以將該第二圖像數(shù)據(jù)組與邊緣圖像數(shù)據(jù)組組合，以便這樣產(chǎn)生圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組。為了執(zhí)行第二圖像數(shù)據(jù)組與邊緣數(shù)據(jù)組的該組合，優(yōu)選地可以將在第二圖像數(shù)據(jù)組和第一圖像數(shù)據(jù)組之間的逐圖像點(diǎn)建立的差與邊緣圖像數(shù)據(jù)組相乘，其中特別優(yōu)選地又逐圖像點(diǎn)地進(jìn)行加權(quán)的乘法。這是用于建立合適的圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組的特別快速和有效的方法，該圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組選擇性地特別是在出現(xiàn)強(qiáng)的邊緣的位置導(dǎo)致分辨率提高。在產(chǎn)生具有提高的分辨率的第二圖像數(shù)據(jù)組中，以及在本文開頭提到的基于投影數(shù)據(jù)的迭代重建方法中，利用了投影數(shù)據(jù)通常是過采樣的，即，比實(shí)際上為了重建圖像數(shù)據(jù)組所需的提供更多個(gè)采樣值。最大可實(shí)現(xiàn)的分辨率不是通過探測(cè)器的光柵而是通過更高的采樣的尼奎斯特頻率確定。該過采樣通常在z方向上呈現(xiàn)，S卩，在處于與計(jì)算機(jī)斷層造影掃描儀的旋轉(zhuǎn)軸同軸的進(jìn)給軸上。這例如在螺旋形掃描的情況下通過比探測(cè)器光柵小的在兩個(gè)相繼的投影之間的進(jìn)給引起或在順序掃描的情況下通過錐角引起。因此，進(jìn)行在第二數(shù)據(jù)組和由此在第一數(shù)據(jù)組中分辨率的提高以及相應(yīng)地優(yōu)選至少在z方向上邊緣的確定。為了盡可能進(jìn)一步提高分辨率，優(yōu)選可以附加地提高過采樣。為此優(yōu)選在采集投影數(shù)據(jù)組時(shí)使用具有至少兩個(gè)偏移的焦點(diǎn)位置的跳躍焦點(diǎn)(Springfokus)方法。如已經(jīng)提到的，產(chǎn)生的圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組現(xiàn)在可以以不同的方式與第一圖像數(shù)據(jù)組組合，以便實(shí)現(xiàn)期望的邊緣選擇性的圖像清晰度提高。例如可以按照特別簡(jiǎn)單和快速的方法簡(jiǎn)單地將該圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(逐圖像點(diǎn)地)加到第一圖像數(shù)據(jù)組上，以便獲得期望的改進(jìn)的圖像數(shù)據(jù)組。如果附加地還期望噪聲降低，則優(yōu)選地對(duì)第一圖像數(shù)據(jù)組還使用噪聲降低方法。在噪聲降低之前，但是優(yōu)選地在其期間(即，在噪聲降低方法內(nèi))，和/或緊接著噪聲降低方法，于是可以進(jìn)行與圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組的組合，其中在此又可以進(jìn)行簡(jiǎn)單的逐圖像點(diǎn)的相加。
作為特別有效的噪聲降低方法，該噪聲降低方法盡管如此但并不需要太多的計(jì)算容量，在本發(fā)明的范圍內(nèi)使用迭代的噪聲降低方法，其中該迭代的噪聲降低方法純基于圖像數(shù)據(jù)地進(jìn)行，即，與本文開頭提到的迭代方法不同不是基于投影數(shù)據(jù)地進(jìn)行。換言之，該迭代方法僅在圖像空間中進(jìn)行。在此，在每個(gè)迭代級(jí)中從當(dāng)前的迭代圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生后面的迭代圖像數(shù)據(jù)組，并且在此，優(yōu)選在至少一個(gè)、特別優(yōu)選多個(gè)、特別優(yōu)選甚至在每個(gè)迭代級(jí)中在從前面的迭代圖像數(shù)據(jù)組確定迭代圖像數(shù)據(jù)組時(shí)使用圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組。已經(jīng)證明，以這種方式可以特別好地降低噪聲并且同時(shí)以靈活的方式實(shí)現(xiàn)圖像清晰度的邊緣選擇性的提高，其中通過迭代方法中的交錯(cuò)即使在邊緣區(qū)域中也還實(shí)現(xiàn)一定的噪聲降低，而不會(huì)又損壞分辨率提高。在此優(yōu)選地，在當(dāng)前的迭代級(jí)中在從前面的圖像數(shù)據(jù)組中確定迭代圖像數(shù)據(jù)組時(shí)，將圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組相加，優(yōu)選以加權(quán)系數(shù)加權(quán)地相加。該加權(quán)系數(shù)可以是任意的正的或負(fù)的值。但是特別優(yōu)選地，在迭代方法中進(jìn)行預(yù)先給定數(shù)量的迭代步驟并且加權(quán)系數(shù)選擇為與迭代步驟的該預(yù)先給定數(shù)量成反比。因此實(shí)現(xiàn)，最后在最后的輸出圖像數(shù)據(jù)組中最多一次局部將圖像清晰度校正值數(shù)據(jù)組的值加到第一圖像數(shù)據(jù)組并且因此達(dá)到局部值，該局部值最大相應(yīng)于，關(guān)于圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組中在相應(yīng)的位置上確定的值，在最初重建的第一圖像數(shù)據(jù)組中的圖像點(diǎn)值。替換地，所述迭代也可以最遲在預(yù)先給定數(shù)量的迭代步驟之后或在達(dá)到預(yù)先給定的收斂標(biāo)準(zhǔn)之后被中斷。在這種情況下，優(yōu)選地也可以附加地確定迭代步驟的合適的最大數(shù)量并且例如據(jù)此確定加權(quán)系數(shù)。


以下借助附圖結(jié)合實(shí)施例再次更詳細(xì)地解釋本發(fā)明。其中，圖1示出了按照本發(fā)明的方法的第一變形的可能流程的簡(jiǎn)化流程圖，圖2示出了按照本發(fā)明的方法中應(yīng)用的邊緣增強(qiáng)濾波器的功能圖，圖3示出了按照本發(fā)明的方法中應(yīng)用的確定邊緣強(qiáng)度的卷積核的功能圖，圖4示出了按照本發(fā)明的第二變形的可能流程的簡(jiǎn)化流程圖，圖5示出了具有圖像重建裝置的計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)的實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下僅僅為了更清楚起見假定，分辨率僅在一個(gè)空間方向上，也就是具體來說在z方向上被提高。但是要明確指出，在此僅僅是實(shí)施例并且也可以在其他方向包括時(shí)間方向上進(jìn)行分辨率的提高。即，具體介紹的方法可以推廣到四個(gè)或甚至更多個(gè)維度上，其中例如第四維度可以表示時(shí)間。按照?qǐng)D1的方法首先在步驟I中以接收投影數(shù)據(jù)開始，優(yōu)選地按照已經(jīng)預(yù)處理的形式。然后在步驟II中產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組％。在此使用通常的反投影方法。但是優(yōu)選地保證，在該第一圖像數(shù)據(jù)組Vtl中不包含負(fù)的統(tǒng)計(jì)相關(guān)，即，自相關(guān)函數(shù)始終> O。這一點(diǎn)通常在標(biāo)準(zhǔn)重建方法中是這樣，只要層厚(在Z方向上)相對(duì)于探測(cè)器行的寬度足夠大并且在反投影時(shí)確定垂直于z方向(在x/y方向上)的分辨率的卷積核不太尖銳。在步驟III中然后產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)組Vhk，其相對(duì)于第一圖像數(shù)據(jù)組具有在至少一個(gè)方向上(在此是Z方向上)提高的空間分辨率。優(yōu)選為此這樣構(gòu)建Vtl，使得采樣足夠高，由此力求改進(jìn)的分辨率不受矩陣或圖像點(diǎn)邊界頻率的大小限制。該圖像點(diǎn)邊界頻率按照尼奎斯特理論通過雙倍的像素大小的倒數(shù)值確定，其中像素大小按照長(zhǎng)度單位給出。例如為了達(dá)到雙倍高的分辨率，可以簡(jiǎn)單地這樣產(chǎn)生第一圖像數(shù)據(jù)組Vtl，使得對(duì)于一個(gè)像素設(shè)置兩個(gè)像素，方法是，以簡(jiǎn)單的方式簡(jiǎn)單地插值每第二個(gè)像素或者例如插入相鄰像素的值。優(yōu)選地也保證，第一圖像數(shù)據(jù)組Vtl與第二圖像數(shù)據(jù)組νΛΗΚ具有相同數(shù)量的圖像點(diǎn)。因?yàn)樵诒緦?shí)施例中第二圖像數(shù)據(jù)組Vhk通過增強(qiáng)的插值從第一圖像數(shù)據(jù)組Vtl中產(chǎn)生，所以這自動(dòng)給出。該在ζ方向上的分辨率升高在數(shù)學(xué)上例如可以按照以下形式給出。
權(quán)利要求
1.一種用于基于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置獲得的投影數(shù)據(jù)組(P)重建圖像數(shù)據(jù)組(Vk)的方法，其中，所述方法包括以下方法步驟: -基于所述投影數(shù)據(jù)組(P)重建第一圖像數(shù)據(jù)組(V。)， -產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量， -基于該第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)產(chǎn)生輸出圖像數(shù)據(jù)組(VK)，其中，在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上在考慮所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)的條件下取決于位置地進(jìn)行在所述第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)中的分辨率的提高。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)說明與局部的噪聲強(qiáng)度(σ )相比的相對(duì)邊緣強(qiáng)度的度量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，為了產(chǎn)生所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)，將所述第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上進(jìn)行微分。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的方法，其中，在使用該邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)的條件下產(chǎn)生圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(νΛΗΚ)，其取決于局部的邊緣強(qiáng)度包括取決于位置的圖像清晰度校正值，并且通過第一圖像數(shù)據(jù)組(V。)與圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(νΛΗΚ)的組合，相比第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)進(jìn)行輸 出圖像數(shù)據(jù)組中(Vk)的分辨率的提高。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，為了產(chǎn)生所述圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(νΛΗΚ)， -產(chǎn)生第二圖像數(shù)據(jù)組(VHK)，其具有相對(duì)于第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上提高的分辨率， -將該第二圖像數(shù)據(jù)組(Vhk)與所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)進(jìn)行組合。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求5所述的方法，其中，為了執(zhí)行所述第二圖像數(shù)據(jù)組(Vhk)與所述邊緣數(shù)據(jù)組(Se)的組合，將在該第二圖像數(shù)據(jù)組(Vhk)和第一圖像數(shù)據(jù)組(Vci)之間的差與所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)相乘。
7.根據(jù)上述權(quán)利要求4至6中任一項(xiàng)所述的方法，其中，對(duì)第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)使用噪聲降低方法，并且同時(shí)和/或然后進(jìn)行與圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(νΛΗΚ)的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中，所述噪聲降低方法是迭代的噪聲降低方法，在所述迭代的噪聲降低方法中在每個(gè)迭代級(jí)中從當(dāng)前的迭代圖像數(shù)據(jù)組(I Vn)在產(chǎn)生后面的迭代圖像數(shù)據(jù)組(Vn+1)，并且在此在至少一個(gè)迭代級(jí)中在從前面的迭代圖像數(shù)據(jù)組(V0, Vlri)確定迭代圖像數(shù)據(jù)組(Vn)時(shí)使用所述圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(V.)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在當(dāng)前的迭代級(jí)中從前面的迭代圖像數(shù)據(jù)組(V0, Vlri)中確定迭代圖像數(shù)據(jù)組(Vtl, Vn)時(shí)將圖像清晰度校正數(shù)據(jù)組(νΔΗΚ)相加，優(yōu)選地以加權(quán)系數(shù)(C)加權(quán)地相加。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中，在迭代期間進(jìn)行預(yù)先給定數(shù)量(nmax)的迭代步驟，并且所述加權(quán)系數(shù)(C )與迭代步驟的該預(yù)先給定數(shù)量(Hfflax )成反比。
11.一種用于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置(I)產(chǎn)生對(duì)象(O)內(nèi)部的圖像數(shù)據(jù)的方法，在該方法中為了獲取投影數(shù)據(jù)組(P)從多個(gè)投影方向以X射線透視對(duì)象(O)并且在該方法中基于所述投影數(shù)據(jù)組(P)利用按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)組(Vk)的重建。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，為了產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)組(P)使用跳躍焦點(diǎn)方法。
13.一種用于重建對(duì)象(O)的圖像數(shù)據(jù)組(Vk)的圖像重建裝置(30)，具有: -投影測(cè)量數(shù)據(jù)接口(31 )，用于接收借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置(I)所獲得的投影數(shù)據(jù)組(P)， -重建單元(32)，構(gòu)造為用來基于所述投影數(shù)據(jù)組(P)重建第一圖像數(shù)據(jù)組(V。)， -邊緣圖像數(shù)據(jù)組產(chǎn)生單元(33)，其構(gòu)造為產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地說明在所述第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量， -圖像數(shù)據(jù)組校正單元(36)，其構(gòu)造為基于第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)產(chǎn)生輸出圖像數(shù)據(jù)組(VK)，其中，在考慮所述邊 緣圖像數(shù)據(jù)組(Se)的條件下在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上進(jìn)行第一圖像數(shù)據(jù)組(Vtl)中的分辨率的提高，和 -圖像數(shù)據(jù)接口(37)，用于輸出重建的圖像數(shù)據(jù)(VK)。
14.一種X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影系統(tǒng)(I )，具有投影數(shù)據(jù)獲取單元(5)，具有用于獲取對(duì)象(O)的投影數(shù)據(jù)組(P)的X射線源(15)和探測(cè)器系統(tǒng)(16)，以及具有根據(jù)權(quán)利要求13所述的圖像重建裝置(30)。
15.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其可以直接加載到可編程的圖像重建裝置(30)的存儲(chǔ)器中，具有程序代碼段，當(dāng)所述程序在該圖像重建裝置(30)中被運(yùn)行時(shí)執(zhí)行按照權(quán)利要求1至10中任一項(xiàng)所述的方法的所有步驟。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于基于借助X射線-計(jì)算機(jī)斷層造影裝置獲得的投影數(shù)據(jù)組(P)重建圖像數(shù)據(jù)組(VK)的方法和圖像重建裝置。在所述方法中，一方面基于投影數(shù)據(jù)組(P)重建第一圖像數(shù)據(jù)組(V0)并且另一方面產(chǎn)生邊緣圖像數(shù)據(jù)組(SE)，所述邊緣圖像數(shù)據(jù)組取決于位置地說明在第一圖像數(shù)據(jù)組(V0)中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上出現(xiàn)的邊緣的邊緣強(qiáng)度的度量。然后基于該第一圖像數(shù)據(jù)組(V0)產(chǎn)生輸出圖像數(shù)據(jù)組(VK)，其中在至少一個(gè)空間/時(shí)間方向上在考慮邊緣圖像數(shù)據(jù)組(SE)的條件下取決于位置地進(jìn)行在第一圖像數(shù)據(jù)組(V0)中的分辨率的提高。
文檔編號(hào)G06T11/00GK103177460SQ201210457009
公開日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2012年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月16日
發(fā)明者H.布魯?shù)? R.勞帕克 申請(qǐng)人:西門子公司