CN1945630B - 图像重构方法和计算x线断层成像设备 - Google Patents

Abstract

X射线CT设备的X线断层照片的切片厚度在xy平面内保持为可行的恒定。在三维反投影之前的投影数据中，在卷积了X射线检测器(24)的行方向滤波器之后，可执行三维反投影以实现图像重构，由此根据距xy平面中心的距离控制X线断层照片的厚度，所述检测器的滤波器系数可逐个通道地调整。切片厚度可被控制以将其保持为可行的恒定而与距中心的距离无关，从而调整X线断层照片的图片质量。此外X射线检测器数据或在重构平面上所投影的投影数据的重构平面上距离的相对密度可通过创建虚拟投影数据来控制，从而提高X线断层照片的图片质量。

Description

图像重构方法和计算X线断层成像设备

技术领域

本发明涉及一种例如用于X射线CT(计算X线断层成像)设备的图像重构方法，和X射线CT设备。

背景技术

当要完成基于三维反投影方法对通过诸如螺旋扫描、传统扫描(轴向扫描)和电影扫描(在三个方向扫描同一个点多次以在不同时间点获得X线断层照片)所获得的投影数据进行图像重构时，根据多行检测器每行上的完整投影数据执行图像重构的X射线CT设备是已知的。

上述结构的设备不能执行如Z方向上相邻值的切片厚度的控制、噪声控制或伪像控制。

考虑切片厚度，其在图像重构的中心部分和周围部分之间不同，并且不可能控制X线断层照片平面内位置上的切片厚度。

在通过X射线CT设备的三维图像重构中，为了通过使用不仅与X方向而且与Z方向对应的X射线检测器数据来计算图像像素的像素数据，考虑其硬件适应，以便可与要求特定像素具有多行信息的各种应用相兼容，需要根据该信息的质量来执行三维反投影处理多次。但是，这是冗余的计算。

因此没有灵活性的图像重构硬件不能自由地将每行的投影数据反投影在给定像素上。

为此，当不同的来自该像素的多行投影数据经过反投影处理时，应当根据多行投影数据的数据集合的几何条件(X射线生成源、X射线检测器和对象之间的位置关系)来执行反投影处理多次。

为了解决上述问题，所需要考虑的是三维图像重构算法，该算法允许通过在投影数据空间中添加多行不同数据集合几何图形的投影数据来进行一轮反投影处理。

更具体地，例如如图16所示，定义X射线管21、X射线检测器24和X，Y，Z轴的球面焦点。如图16所示的X射线管21和X射线检测器24绕Z轴旋转。

图17是X轴方向所看到的图16中所示的结构的视图。换句话说，它在YZ平面。

已经注意到，图17示出了当在传统(轴向)重构或螺旋重构时以Z方向离开检测器中心达ofz(以z方向的偏心，也称为dz)的位置要产生图像时的特定视图的例子。

接着如图17所示的在Z轴方向上要完成的重构的图像位置由重构平面p标识。在图17中，在链接X射线管21和X射线检测器24的X射线焦点的直线L之外，只示出穿过重构平面p的部分。

只有重构平面p上该直线L所穿过的像素才直接与由检测器12检测的数据有关，并且所有其它像素上的数据通过加权相加检测器数据而被创建，每个这样的像素位于所述检测器数据之间。

图18是来自xy平面的图17中所示的重构平面的视图。

更详细地，与距离X射线管21相等距离相对应的部分中的像素直接与X射线检测器数据有关，并且所有其它像素上的数据通过加权相加检测器数据而被创建，每个这样的像素位于所述检测器数据之间。多行X射线检测器中具有诸如图18所示的曲线的一行投影线被称为实际弓形投影数据rd。

图19是示出虚拟检测器数据vd、X射线焦点、检测器和重构平面之间几何关系的图表。

在三维图像重构中，如图19中例如用虚线表示的虚拟检测器数据vd根据图18中例如用实线表示的实际检测器数据rd来创建。因此，根据实际弓形投影数据rd来创建虚拟弓形投影数据vd。

这些由虚线表示的虚拟投影数据vd可使其看上去像数据以这种结构被收集。

这种由虚线表示的虚拟投影数据vd可根据由实线表示的实际X射线检测器数据rd通过加权相加处理或其它方式来创建。

从YZ平面看，由虚线表示的虚拟检测器数据vd具有诸如例如图20所示的结构。从xy平面看，它们具有诸如例如图21的结构。

通过加权相加处理或其它方式根据实际X射线检测器数据rd来创建上述的虚拟数据vd，将它们作为输入数据输入到三维图像重构硬件，并向三维图像重构硬件提供这种虚拟化的检测器结构的信息、例如图17所示的X射线检测器结构的数据，来在图20所示的X射线检测器结构中重构图像。

此外，在如图22所示的那样定义两个重构平面p1和p2并将它们彼此相加的情况下，在三维图像重构中，三维图像重构被处理两次以重构两个图像，并且添加那些图像。

但是，将三维图像重构执行两次是冗余的。因为可在投影数据空间中完成添加，因此可能降低三维图像重构的处理质量。

在实际操作中，考虑重构平面p1，例如图23(a)和(b)所示的那样获得实际弓形投影数据rd。

考虑重构图像p2，例如图24(a)和(c)所示的那样获得虚拟弓形投影数据vd。

例如，由于图24(a)和(c)所示的虚拟弓形投影数据vd因此经受了与如图23(b)和图24(b)所示的实际弓形投影数据rd同样的加权相加，因此有可能在三维图像重构之前添加重构平面p1和p2的投影，并且因此可在一轮完成处理三维图像重构以添加两个重构平面。

此外，因为可按期望那样添加许多投影数据平面，并且可能使用加权来以任何期望的平衡添加它们并因此完成了加权相加。也可用并列投影数据获得类似效果。

下面将讨论两个问题。

具有不具有灵活性的图像重构硬件的问题

如上所述，在三维图像重构的硬件适应中，不可能通过自由地根据每个视图各种图案中不同行的投影数据创建虚拟弓形投影数据来处理三维反投影。

换句话说，与三维图像重构的硬件适应相兼容的是一般螺旋投影数据或传统(轴向)投影数据，其中缺乏虚拟弓形投影数据。

对于这样的螺旋投影数据，桌子的移动速度可根据螺距信息、在Z方向上每个X射线检测器的宽度以及检测器行的数量得出。

但是，这种信息项是固定的，直到一旦对于数据序列确定了拍摄条件为止，并且三维图像重构的几何***由从检测器行的中心距图像的Z位置的距离dz来确定，以计算和确定三维图像重构的参数。

在xy平面上该几何***的表达可由例如图25(a)到(f)所示。在图25(a)到(f)中，为了简洁描述的缘故，旋转方向可以固定角度来表达，但是在实际中，其正确形式是已经在xy平面上的旋转方向上旋转了等效角度的状态。

在上述情况中，Z方向上的dz根据视图而变化，并且一行与xy平面上的重构平面匹配的等效弓形投影数据的位置根据该dz而变化。

换句话说，dz的绝对值约大，重构平面p上的一行等效弓形投影数据就越密，并且dz值越小，所述数据越松。

因此在不具有灵活性的三维图像重构硬件中，在每个视图中X射线几何***由给定的螺距、在Z方向检测器单元的厚度、以及切片数量来固定。

类似地还在传统(轴向)扫描中，其X射线几何***，即重构平面上的弓形投影数据的相对密度由dz固定。

因此，弓形投影数据不能有效地在不具有灵活性的三维图像重构硬件(或软件)中被利用来按期望创建虚拟弓形投影数据。结果，没有足够图片质量的X线断层照片可经受图像重构。

为此，存在对能够利用图像重构硬件(或软件)上的弓形投影数据来重构高精度图像的设备的需求。

与通过Feldkamp重构对反投影处理进行加权的不一致性顺带地，在通用三维图像重构算法或通用Feldkamp图像重构算法中，存在对锥面射束重构加权系数进行加权的不一致性的问题。这是由于取决于上述dz值的弓形投影数据的相对密度。

更详细地，在通过向相反数据施加加权相加来使用相反数据的图像重构算法中，是通过将加权相加的数据投影到重构平面上的像素来完成的，该投影是通过使用相位差180度的数据来完成的。还会出现不一致性，除非不同加权函数通过加权相加来创建时的和是1.0，这导致X线断层照片上的伪像和CT值的均匀性不一致。

例如，在如图25所示的重构平面p上的弓形投影数据rd中不直接匹配并且位于弓形投影数据rd之间的像素根据像素位于其间的弓形投影数据rd通过加权相加而被创建。

当此时锥面射束重构加权系数的加权函数变化剧烈时，如果存在与相反数据不同的相对密度，那么像素加权函数的和将不同于1.0。这导致加权的不一致性。

参考图26来进行描述。如这里所示，在通过加权相加像素位于其间的弓形投影数据的创建之后，对使用加权相加的位于弓形投影数据之间的像素进行图像重构。因此，如果锥面射束重构加权系数的加权函数已经应用于弓形投影数据，那么也通过在此时进行加权相加来得出锥面射束重构加权系数的加权系数。

如果加权相加是线性的加权相加并且原始锥面射束重构加权系数的加权函数不是线性的，那么将出现线性加权相加的差异，导致不一致性。

例如，在三维图像重构时为每个像素计算用锥面射束重构加权系数所进行的加权，或者完成在形状上与加权函数类似的加权相加，将不会出现不一致性，但是这种处理将要求复杂的三维图像重构处理。因此，计算的负载将变得太大而不现实。

为此，通用Feldkamp图像重构算法涉及相对于加权的不一致性问题。

本发明的目的是改善上述的问题，并提供一种用于处理三维图像重构的图像重构方法和X射线CT设备，能够实现高图片质量的X线断层照片的图像重构或所期望图片质量的X线断层照片的图像重构。

发明内容

本发明可以在考虑三维反投影之前的投影数据的情况下，根据距xy平面中心的距离通过在检测器行方向(z方向)卷积滤波器来控制X线断层照片的切片厚度，或者将切片厚度保持为可行的恒定而与中心距离无关，对于每个通道来调整所述滤波器的系数。

根据第一方面，本发明提供一种图像重构方法，用于基于由多行X射线检测器收集的投影数据来重构X线断层照片，所述多行X射线检测器用于检测从X射线生成装置辐射的X射线，该图像重构方法包括：对所述投影数据卷积行方向滤波器的第一步骤；对所述由第一步骤获得的数据卷积重构函数的第二步骤；和基于所述由第二步骤获得的数据通过执行三维反投影处理来进行重构的第三步骤。

通过根据上述第一方面的图像重构方法，切片厚度可通过对投影数据卷积行方向滤波器来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据本发明的第二方面，本发明提供了一种图像重构方法，用于基于由多行X射线检测器收集的投影数据来重构X线断层照片，所述多行X射线检测器用于检测从X射线生成装置辐射的X射线，该图像重构方法包括：对所述投影数据卷积重构函数的第一步骤；对所述由第一步骤获得的数据卷积行方向滤波器的第二步骤；和基于所述由第二步骤获得的数据通过执行三维反投影处理来进行重构的第三步骤。

通过根据第二方面的图像重构方法，切片厚度可通过在卷积重构函数之后卷积行方向滤波器来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第三方面，本发明提供了一种根据第一或第二方面的图像重构方法，其特征在于数据通过传统扫描(轴向扫描)、螺旋扫描或电影扫描来收集。

通过根据本发明上述第三方面的图像重构方法，切片厚度可通过传统扫描(轴向扫描)、螺旋扫描或电影扫描等等或通过在卷积重构函数之后卷积行方向滤波器来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第四方面，本发明提供了一种根据第一到第三任一方面的图像重构方法，其特征在于多行X射线检测器的通道彼此之间的行方向滤波的滤波器系数不同。

通过根据上述第四方面的图像重构方法，当向投影数据施加行方向滤波时，通道彼此之间行方向滤波的滤波器系数的差异使得切片厚度能够在重构的中心和周围之间相等。并且，控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第五方面，本发明提供了一种根据第一到第四任一方面的图像重构方法，其特征在于多行X射线检测器的行彼此之间行方向滤波的滤波器系数不同。

通过根据上述第五方面的图像重构方法，由于对行彼此之间滤波器系数不同的行方向滤波器进行卷积，尤其用传统扫描(轴向扫描)来进行卷积，因此可执行通过X射线锥面角度的差异来调整图片质量。

根据第六方面，本发明提供了一种根据第一到第五任一方面的图像重构方法，其特征在于行方向滤波的滤波器系数是去卷积滤波。

通过根据上述第六方面的图像重构方法，因为去卷积行方向滤波器是逐行卷积的，所以每行的切片厚度可变薄。

根据第七方面，本发明提供了一种根据第一到第六任一方面的图像重构方法，其特征在于当要完成三维反投影处理时，执行在行方向上通过线性加权相加的加权相加、多点加权相加或具有非线性加权相加系数的加权相加。

通过根据第七方面的图像重构方法，当行方向上的加权相加要通过多点加权相加或具有非线性加权相加系数的加权相加来完成时，“X线断层照片的图片质量改善”，“控制切片厚度变薄”等等变得可能。

根据第八方面，本发明提供了一种根据第一到第七任一方面的图像重构方法，其特征在于当要完成三维反投影处理时，通过加权相加或行方向滤波来创建X射线检测器行的投影数据，其是通过X射线检测器虚拟化的投影数据，并且还可通过覆盖由加权相加创建的虚拟化X射线检测器行的投影数据来完成三维反投影处理。

通过根据第八方面的图像重构方法，因为通过加权相加或行方向滤波来创建虚拟化检测器行的投影数据，并且执行三维图像重构，因此X射线检测器数据或投影数据的实际和虚拟行可精确与锥面射束加权系数相乘，得到高图片质量的X线断层照片。

根据第九方面，本发明提供了一种根据第八方面的图像重构方法，其特征在于当要完成三维反投影处理时，就如此来执行该处理，如果X射线检测器的投影数据和虚拟化的X射线检测器的通过加权相加或行方向滤波创建的虚拟投影数据在组合上与重构平面匹配，那么重构平面上给定方向上组合投影数据的投影数据与虚拟投影数据匹配的间隔基本上等于在重构平面上在180度相反方向上组合投影数据的投影数据和虚拟投影数据匹配的间隔。

通过根据上述第九方面的图像重构方法，因为可能使在重构平面的给定方向上所组合的实际和虚拟投影数据的间隔基本上等于在重构平面与之相反的180度方向上所组合的实际和虚拟投影数据的间隔，因此锥面射束重构加权系数的和，即在一个方向上的数据和与之相反的180度方向上的数据的和大约被一直保持为1，不存在加权函数的不一致性，并且经受了三维重构的X线断层照片减少了伪像，并导致重构平面内CT值改善的一致性。

根据第十方面，本发明提供了一种根据第八方面的图像重构方法，其特征在于可在每个投影方向(视向)和相对该投影方向180度方向或基本上相反的180度方向上优化组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量。

通过根据上述第十方面的图像重构方法，因为在每个投影方向(视向)和相对该投影方向180度方向或基本上相反的180度方向上优化组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量，可以在短的图像重构期间中获得高图片质量的X线断层照片。

根据第十一方面，本发明提供了一种根据第八方面的图像重构方法，其特征在于在投影数据行总量最大处的每个投影方向(视向)上统一所有投影方向(视向)，投影数据行总量组合了X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量。

通过根据上述第十一方面的图像重构方法，因为在每个投影方向(视向)上组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量与每个投影方向上的最大值匹配，因此获得高图片质量的X线断层照片。

根据第十二方面，本发明提供了一种X射线CT设备，具有X射线生成装置；多行X射线检测器，用于检测从X射线生成装置辐射的X射线；数据收集装置，用于通过围绕X射线生成装置和多行X射线检测器之间的旋转中心旋转X射线生成装置和多行X射线检测器来收集投影数据；行方向滤波装置，用于对由所述数据收集装置收集的投影数据卷积行方向滤波器；重构卷积装置，用于对由所述行方向滤波装置获得的投影数据卷积重构函数；和反投影装置，用于通过三维反投影由所述重构卷积装置处理而获得的投影数据来重构X线断层照片视图。

在根据上述第十二方面的X射线CT设备中，切片厚度可通过对投影数据卷积行方向滤波来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第十三方面，本发明提供了一种X射线CT设备，其特征在于包括：所谓的用于该X射线CT设备的数据收集装置，其可通过使对应于X射线生成装置的多行X射线检测器围绕它们之间的旋转中心旋转来收集X射线数据；重构卷积装置，用于对由所述数据收集装置收集的投影数据卷积重构函数；行方向滤波装置，用于基于由所述重构卷积装置获得的投影数据在行方向上卷积行方向滤波器；和反投影装置，用于通过三维反投影由所述行方向滤波装置处理而获得的投影数据来重构X线断层照片视图。

在根据上述第十三方面的X射线CT设备中，切片厚度可通过在卷积重构函数之后卷积行方向滤波器来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第十四方面，本发明提供了一种根据第十二或十三方面的X射线CT设备，其特征在于数据收集是通过传统扫描、螺旋扫描或电影扫描来完成的。

在根据上述第十四方面的X射线CT设备中，切片厚度可在预处理之后或类似地在通过传统扫描、螺旋扫描和电影扫描的任一个的卷积重构函数之后进行行方向滤波来控制，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第十五方面，本发明提供了一种根据第十二到十四任一方面的X射线CT设备，其特征在于通道彼此之间行方向滤波器的滤波器系数不同。

在根据上述第十五方面的X射线CT设备中，在图像重构的中心部分和周围部分之间切片厚度可被控制为相同，因为在将投影数据施加到行方向滤波器时通道彼此之间行方向滤波器的滤波器系数不同，并且控制切片厚度的能力允许按照噪声和伪像来改善。

根据第十六方面，本发明提供了一种根据第十二到十五任一方面的X射线CT设备，其特征在于行彼此之间行方向滤波器的滤波器系数不同。

在根据上述第十六方面的X射线CT设备中，由于对行彼此之间滤波器系数不同的行方向滤波器进行卷积，尤其用传统扫描(轴向扫描)来进行卷积，因此可执行通过X射线锥面角度的差异来调整图片质量。

根据第十七方面，本发明提供了一种根据第十二到十六任一方面的X射线CT设备，其特征在于行方向滤波的滤波器系数是去卷积滤波。

在根据上述第十七方面的X射线CT设备中，因为在每行上去卷积行方向滤波器，所以每行的切片厚度可变薄。

根据第十八方面，本发明提供了一种根据第十二到十七任一方面的X射线CT设备，其特征在于反投影装置通过线性加权相加、多点加权相加或具有非线性加权系数的加权相加来在行方向上处理加权相加。

在根据上述第十八方面的X射线CT设备中，当行方向上的加权相加要通过多点加权相加或具有非线性加权相加系数的加权相加来完成时，“X线断层照片的图片质量改善”，“控制保持切片厚度变薄”等等变得可能。

根据第十九方面，本发明提供了一种根据第十二到十八任一方面的X射线CT设备，其特征在于当要完成三维反投影处理时，通过加权相加或行方向滤波来创建X射线检测器行的投影数据，其是通过X射线检测器虚拟化的投影数据。

在根据上述第十九方面的X射线CT设备中，因为通过加权相加或行方向滤波来创建虚拟化检测器行的投影数据，并且执行三维图像重构，因此X射线检测器数据或投影数据的实际和虚拟行可精确与锥面射束加权系数相乘，得到高图片质量的X线断层照片。

根据第二十方面，本发明提供了一种根据第十九方面的X射线CT设备，其特征在于当要完成三维反投影处理时，如果X射线检测器的投影数据和通过加权相加或用z滤波器创建的虚拟投影数据在组合上与重构平面匹配，那么重构平面上给定方向上组合投影数据的投影数据与虚拟投影数据匹配的间隔基本上等于在重构平面上在180度相反方向上组合投影数据的投影数据和虚拟投影数据匹配的间隔。

在根据上述第二十方面的X射线CT设备中，因为可能使在重构平面的给定方向上所组合的实际和虚拟投影数据的间隔基本上等于在重构平面与之相反的180度方向上所组合的实际和虚拟投影数据的间隔，因此锥面射束重构加权系数的和，即在一个方向上的数据和与之相反的180度方向上的数据的和大约被一直保持为1，不存在加权函数的不一致性，并且经受了三维重构的X线断层照片减少了伪像，并导致重构平面内CT值改善的一致性。

根据第二十一方面，本发明提供了一种根据第十九方面的X射线CT设备，其特征在于可在每个投影方向(视向)和相对该投影方向180度方向或基本上相反的180度方向上优化组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量。

根据上述第二十一方面，因为在每个投影方向(视向)和相对该投影方向180度方向或基本上相反的180度方向上优化组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量，可以在短的图像重构期间中获得高图片质量的X线断层照片。

根据第二十二方面，本发明提供了一种根据第二十方面的X射线CT设备，其特征在于在投影数据行总量最大处的每个投影方向(视向)上统一所有投影方向(视向)，投影数据行总量组合了X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量。

根据上述第二十二方面，因为在每个投影方向(视向)上组合X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量与每个投影方向上的最大值匹配，因此获得高图片质量的X线断层照片。

根据本发明，提供了一种用于处理三维图像重构的图像重构方法和X射线CT设备，能够实现高图片质量的X线断层照片的图像重构或所期望图片质量的X线断层照片的图像重构。

此外，根据本发明的图像重构方法和X射线CT设备使X线断层照片的切片厚度能够通过所谓的行方向滤波根据距xy平面中心的距离来控制，该xy平面是重构平面。

并且，将切片厚度保持为可行的恒定而与到中心的距离无关。

这提供了按照噪声和伪像来进行改善的效果。还存在通过去卷积z滤波来使切片厚度变薄的效果。

此外，本发明的特征在于，在执行三维反投影时，通过加权相加或z方向滤波来创建检测器行的投影数据，其是通过X射线检测器虚拟化的投影数据。存在另一种通过三维重构方法改善图片质量的效果，其特征在于，当已经用重构函数进行卷积处理的投影数据要受到三维反投影时，其中实际X射线检测器的投影数据和通过加权相加或用z滤波器由虚拟X射线检测器创建的虚拟投影数据在组合上与重构平面匹配，那么重构平面上给定方向上组合投影数据的投影数据与虚拟投影数据匹配的间隔基本上等于在重构平面上在180度相反方向上所组合的实际和虚拟投影数据匹配的间隔。

并且，可在不能自由创建虚拟弓形投影数据的三维图像重构硬件(或软件)中的任何期望的位置上创建弓形投影数据。

此外，当虚拟弓形数据被投影到重构平面时可控制不同数据之间距离的相对密度。

还可能在将相反数据的虚拟弓形投影数据投影到重构平面时，使不同数据之间距离的相对密度统一。

前述三种效果使得有可能确保各种应用的灵活性，这使三维图像重构即使在没有自由度的三维图像重构硬件(或软件)中也能适应。

还通过控制虚拟弓形投影数据的相对密度，用卷积三维图像重构算法或Feldkamp图像重构算法加权三维图像重构的不一致性可降低。因此，图像重构的精确性增强，使图片质量提高。

此外，通过保证应用的灵活性，在传统非三维图像重构中实现的z滤波器技术现在可实现为在三维图像重构中不仅用螺旋扫描而且用传统扫描(轴向扫描)或电影扫描来进行的行方向滤波。这使得减少伪像并且改善噪声得以实现。

尽管当一个或多个循环的数据用来执行三维图像重构时需要一个或多个循环的三维反投影，由于相同角度的数据可根据本发明在投影数据空间中被合并或经过加权相加，因此三维图像重构一个或多个循环的数据可在一个循环的三维反投影中实现。

并且，由于投影数据在相位上相差180度或360度，如果它们是平行的，则可在投影数据空间中被合并或经过加权相加，那么可通过半个循环的反投影来实现半个或更多循环的数据的图像重构。

此外，不仅对于螺旋数据而且对于传统数据，当要通过用任何期望dz的虚拟弓形投影数据或任何期望间距的螺旋数据来替换实际弓形投影数据进行特定dz位置中的重构时，就可能控制虚拟弓形投影数据的相对密度并降低与加权有关的不一致性。

并且，传统数据可经过行方向滤波。

附图说明

图1是在一种模式下执行本发明的X射线CT设备的框图。

图2是用于描述X射线管和多行X射线检测器的旋转的附图。

图3是示出在一种模式下执行本发明的X射线CT设备的操作概观的流程图。

图4是示出预处理细节的流程图。

图5是示出三维图像重构处理细节的流程图。

图6包括示出在X射线发射方向上在重构区域投影线条的状态的概念图。

图7是示出在检测平面上所投影的线条的概念图。

图8是示出在重构区域上所投影的状态数据DT(视图，x，y)的概念图。

图9是示出在重构区域上的像素的反投影像素数据D2的概念图。

图10是用于描述通过全视图添加与像素对应的反投影像素数据D2来获得反投影数据D3的状态的附图。

图11包括示出在X射线发射方向上在圆形重构区域中投影线条的状态的概念图。

图12包括用于描述行方向滤波卷积的附图。

图13包括示出行方向滤波系数和切片厚度之间关系的图表。

图14是一个图表，示出在周围部分中经过行方向滤波的X线断层照片，其中切片厚度较大，并且示出通过行方向滤波而有统一的切片厚度的X线断层照片。

图15包括示出为周围部分中通道去卷积行方向滤波和为重构中心部分中的通道去卷积行方向滤波的图表。

图16是示出X射线几何***的图表。

图17是示出如X轴方向上看去的X射线检测器和重构平面的图表。

图18是示出重构平面和从X射线检测器投影的弓形投影数据的图表。

图19是示出重构平面和从X射线检测器投影的实际弓形投影数据和虚拟弓形投影数据的图表。

图20是示出重构平面和X射线检测器的图表。

图21是示出重构平面和虚拟弓形投影数据的图表。

图22是示出在投影数据空间中多图像添加的图表。

图23是示出重构平面p1的图表。

图24包括示出重构平面p2的图表。

图25包括示出重构平面和虚拟弓形投影数据的图表。

图26是用于描述相反数据和锥面射束加权系数之间不一致性的图表。

图27包括示出彼此相反的数据集合之间密度差异的概念图的图表。

图28包括示出弓形投影数据集合之间密度差异的概念图的图表。

图29是示出降低相反数据和锥面射束加权系数之间不一致性情况的图表。

图30包括示出密度相等的弓形投影数据的相反集合的图表。

图31包括示出弓形投影数据的概念图的图表。

具体实施方式

下面参考附图详细描述一种执行本发明的模式。顺带地，这不是对本发明的限制。

图1是在一种模式下执行本发明的X射线CT设备的结构框图。

在该模式下执行本发明的X射线CT设备100装备有操作工作台1、图像拾取台10和扫描台架20。

操作控制台1装备有用于接受操作员的输入的输入单元2、用于执行图像重构处理等和与本发明有关操作的中心处理单元3、用于收集通过扫描台架20所采集的投影数据的数据收集缓冲器5、用于显示根据投影数据重构的CT图像的监视器6、和用于存储程序、数据和X射线CT图像的存储器单元7。

图像拾取台单元10装备了安装有对象的支架12，该支架移进和移出扫描台架20的膛(空的部分)。支架12通过构建在台单元10中的电极随所述台上升、下降并线性移动。

扫描台架20装备有X射线管21、X射线控制器22、准直仪23、检测从X射线管21辐射的X射线的多行X射线检测器24、DAS(数据采集***)25、控制X射线管21的旋转控制器26、围绕在X射线管21和多行X射线检测器24之间的旋转中心、或更具体地围绕对象身体轴线的多行X射线检测器24等等、和与操作控制台1和图像拾取台10交换控制信号等的调整控制器29。

X射线管21对应于与本发明有关的X射线生成装置的一个例子，并且多行X射线检测器24对应于与本发明有关的多行X射线检测器的一个例子。多行X射线检测器24可以是平面X射线检测器。

图2是用于描述X射线管21和多行X射线检测器24的几何排列的附图。

例如，X射线管21和多行X射线检测器24围绕旋转中心IC旋转。

垂直方向被表示为y方向，水平方向为x方形，并且与之垂直的台行进方向为z方向，X射线管21和多行X射线检测器24旋转的平面是xy平面。支架12运动的方向是z方向。

X射线管21生成X射线束，称为锥面射束CB。当锥面射束CB的中心轴的方向与y方向平行时，视角设定为0°。

多行X射线检测器24例如具有256个检测器行。每个检测器行例如具有1024个信道。

通过来自多行X射线检测器24的DAS25对用X射线照射而收集的投影数据进行A/D转换，并且经由滑环30将所述投影数据输入到数据收集缓冲器5。由CPU(中央处理单元)3根据存储单元7中的程序，对输入到数据收集缓冲器5的数据进行有关本发明的图像重构处理，以生成显示在监视器6上的图像。

图3是示出X射线CT设备100操作概观的流程图。在参考图3的同时在下面将描述与本发明有关的操作，集中在中央处理单元3的操作。

在步骤S1，X射线管21和多行X射线检测器24围绕拍照对象旋转，并且当支架12要被螺旋扫描时，由视角视图、检测器行编号j和通道编号i表示的投影数据DO(view，j，i)在线性移动台的同时被收集。

在传统扫描(轴向扫描)的情况下，投影数据DO(view，j，i)在台保持静止的同时被收集。(考虑到该数据收集处理，之后将参考图4到图12来进行描述。)

对投影数据DO(view，j，i)进行预处理。如图4所示，预处理例如包括偏移校正的步骤S21、对数转换的步骤S22、X射线质量校正的步骤S23、和灵敏度校正的步骤S24。

在步骤S3，预处理的投影数据D1(view，j，i)经过射束硬化校正。在射束硬化校正S3中，由D1(view，j，i)表示的已经经过预处理S2的灵敏度校正S4的投影数据和由D11(view，j，i)表示的射束硬化校正S 3之后的数据例如以多项式形式表达，就如以下的数学表达式(1)所表示的那样。

数学表达式1

D11(view，j，i)＝

                                            (1)

D1(view，j，i)·(Bo(j，i)+B₁(j，i)·D1(view，j，i)+B₂(j，i)·D1(view，j，i)²)

因为每j行的检测器经过独立的射束硬化校正，因此如果不同数据收集***的管电压在拍摄条件下不同，那么行彼此之间检测器的X射线能量特性之间的差异可被补偿。

在步骤S4，对经过了射束硬化校正的投影数据D11(view，j，i)进行z滤波器卷积处理，由此在z方向应用了滤波。

因此在步骤S4，如图12(a)所示，切片厚度可通过改变行方向滤波的滤波器的数量被控制。在该情况下，如图12(b)所示，对每行X射线投影数据卷积行方向滤波系数。如图12所示，在以每个视角和在每个数据收集***中进行预处理之后，已经经过射束硬化校正的多行X射线检测器D11(view，j，i)(i＝1到CH，j＝1到ROW)的投影数据在行方向经过滤波，该滤波的行方向滤波尺寸是5行，比如(w1(i)，w2(i)，w3(i)，w4(i)和w5(i))。

因此，如数学表达式(2)所表示的那样，滤波器系数的和是1。

数学表达式2

$\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}{w}_k\left(i\right)=1---\left(2\right)$

校正的检测器数据D12(view，j，i)如以下数学表达式(3)所表示的那样。

数学表达式3

$D12(\mathrm{view},j,i)=\underset{k=1}{\overset{5}{\mathrm{\Σ}}}(D11(\mathrm{view},j+k-3,i)\·w_k\left(j\right))---\left(3\right)$

顺带地，由CH表示的通道最大值和由ROW表示的行的最大值，将由数学表达式(4)和(5)来控制。

数学表达式4

D11(view，-1，i)＝D11(view，0，i)＝D11(view，1，i)             (4)

数学表达式5

D11(view，ROW，i)＝D11(view，ROW+1，i)＝D11(view，ROW+2，i)    (5)

更详细地，例如图13(a)所示，当要使切片厚度变薄时，使用行方向滤波FLa，行方向滤波的滤波系数FL是在行方向上X射线检测器24的中心位置Wk0中的第一量值Fa并且和距中心位置Wk0的距离成比例地减小直到其在距离Wka处变为0。

例如图13(a)所示，当要增加切片厚度时，使用行方向滤波FLb，行方向滤波的滤波系数FL是在行方向上X射线检测器24的中心位置Wk0中的第二量值Fb(其小于第一量值Fa)并且和距中心位置Wk0的距离成比例地减小直到其在距离Wkb处变为0，其中距离Wkb大于距离Wka。

作为执行本发明的另一模式，例如图15(a)到(c)所示，较薄的切片厚度的X线断层照片可通过使行方向滤波的滤波器系数经受去卷积滤波而被实现。

更具体地，例如图15(a)到(c)所示，来自X射线检测器24周围部分中通道的投影数据经受去卷积行方向滤波处理FLc，其具有在中心位置Wk0附近变化剧烈的滤波器系数，并且来自重构中心部分中通道的投影数据经受去卷积行方向滤波处理FLd，其具有低于去卷积行方向滤波处理FLc中的滤波器系数。

或者例如图14所示，相比于在通用CT X线断层照片PA中重构中心部分，在周围部分中的切片厚度SLa较大。

在另一方面，在与本发明有关的行方向滤波中，其随着距例如图13(b)所示的中心部分中通道的距离而变化。

更具体地，例如图13(b)所示，与本发明有关的行方向滤波如此处理行方向滤波，以便随距中心部分中通道的距离增加而增大中心位置的滤波器系数，并减小距离WK，其中根据相比于中心部分在周围部分附近较少的行上的投影数据来使滤波器系数变为0。

在该过程中，如图13(b)所示，可用周围部分中的滤波器系数FLa和中心部分中的滤波器FLb来处理行方向滤波，或者根据距中心位置Wk0的距离，可用从滤波器系数FLa平滑且连续变化到滤波器系数FLb的滤波器系数来处理行方向滤波。

通过这样做，例如图14所示，就使得在使用与本发明有关的行方向滤波的情况下，无论在重构的周围部分或在中心部分中其厚度是基本上均匀的X线断层照片p可经受图像重构。

通过以如此方式控制多行X射线检测器24的中心部分中通道和周围部分中通道的行方向滤波器系数，还可在中心部分和周围部分中控制切片厚度。通过稍微增加行方向滤波中的切片厚度，可依照伪像和噪声来得到实质上的改善。以如此方式，依照伪像和依照噪声的改善程度也可被控制。换句话说，可控制已经经过三维图像重构的X线断层照片，即xy平面上的图片质量。此外，在另一个执行本发明的模式下，通过将去卷积滤波器用作为行方向(z方向)滤波器系数，也可实现较薄切片厚度的X线断层照片。

在步骤S5，处理重构函数卷积。因此，进行傅立叶变换，进行与重构函数的乘法，和进行傅立叶逆变换。在重构函数卷积处理S5，z滤波器卷积处理之后的数据由D12表示、重构函数卷积处理之后的数据由D13表示、以及重构函数要与Kernel(j)卷积，重构函数卷积处理可由以下数学表达式(6)来表示。

数学表达式6

D13(view，j，i)＝D12(view，j，i)*Kernel(j)            (6)

因此，由于重构函数kernel(j)允许j个检测器行的每一行进行独立的重构函数卷积处理，所以可逐行校正噪声特性和分辨率特性的差异。

在步骤S6，已经经过了重构函数卷积处理的投影数据D13(view，j，i)经受三维反投影，以得出反投影数据D3(x，y)。经过图像重构的图像在与z轴正交的平面(即xy平面)上经受三维图像重构。随后的重构区域P被设定为与xy平面平行。该三维反投影处理将在之后参考图5来描述。

在步骤S7，反投影数据D3(x，y，z)经过后处理，包括图像滤波器卷积和CT值的转换，以获得X线断层照片D31(x，y)。

在后处理的图像滤波器卷积中，由D31(x，y，z)表示的三维反投影的X线断层照片、由D32(x，y，z)表示的已经经过图像滤波器卷积的数据、和由Filter(z)表示的图像滤波器，受以下数学表达式(7)的控制。

数学表达式7

D32(x，y，z)＝D31(x，y，z)*Filter(z)           (7)

因此，由于允许对j个检测器行的每一行进行独立的卷积处理，因此可逐行补偿噪声特性和分辨率特性的差异。

所获得的X线断层照片显示在显示器6上。

图5是示出三维反投影处理细节的流程图(图4中的步骤S6)。

在该实施例中，要重构的图像在与z轴正交的平面(即xy平面)上经过三维图像重构。随后的重构区域P被设定为与xy平面平行。

在步骤S61，注意到图像重构X线断层照片所需的所有视图之一(即360度视图或“180度视图+扇形角度视图”)，并且提取与重构区域P中像素匹配的投影数据Dr。

如图6(a)和(b)中所示，512×512个像素的正方区域平行于xy平面，被选作为具有多行的重构区域P，所述多行包括平行于X轴的y＝0的像素行L0、y＝63的像素行L63、y＝127的像素行L127、y＝191的像素行L191、y＝255的像素行L255、y＝319的像素行L 319、y＝383的像素行L383、y＝447的像素行L447和y＝511的像素行L511，如图7所示，如果提取行T0到行T511上的数据，那么它们将是像素行L0到行L511的投影数据(view，x，y)，其中这些像素行L0到行L511在X射线发射方向上被投影到多行X射线检测器24的平面上。注意到，x和y匹配X线断层照片的像素(x，y)。

虽然X射线发射方向由X射线管21的X射线焦点的几何位置、像素和多行X射线检测器24来确定，但是随着线性移动z方向位置Ztable(view)，X射线检测器数据DO(view，j，i)的z坐标z(view)被附着到X射线检测器数据，并且因此已知的是，在X射线焦点和多行X射线检测器的数据收集几何***中加速或减速期间，X射线发射方向还可根据X射线检测器数据DO(view，j，i)精确得出。

顺带地，当一些线离开多行X射线检测器24的通道方向，如由于例如将像素行L0在X射线发射方向投影到多行X射线检测器24的平面而引起线T0离开，匹配投影数据Dr(view，x，y)被减小为“0”。或者，如果它离开z方向，那么将通过对投影数据Dr(view，x，y)进行外插来得出它。

以如此方式，可如图8所示那样提取与重构区域P的像素匹配的投影数据Dr(view，x，y)。

参考图5，在步骤S62，投影数据DT(view，x，y)与锥面射束重构加权系数相乘以创建如图9所示的投影数据D2(view，x，y)。

这里，锥面射束重构加权系数w(i，j)如下。在扇形射束图像重构的情况下，由以view＝βa、X射线管21的焦点和重构区域P上(xy平面上)的像素g(x，y)链接X射线束的中心轴Bc的直线形成的角度通常由γ表示，并且其相反的视图由view＝βb，βb＝βa+180°-2γ来控制。

当用αa和αb来表示穿过重构区域P上的像素g(x，y)的X射线束及其相反的X射线束在重构区域P形成的角度的情况下，它们依照其本身与锥面射束重构加权系数ωa和ωb相乘，并且将乘积相加；根据下面的方程式(8)来得出反投影像素数据D2(0，x，y)。

D2(0，x，y)＝ωa·D2((0，x，y)_a+ωb·D2(0，x，y)_b    (8)

在前面的叙述中，D2(0，x，y)_a是视图βa的投影数据，D2(0，x，y)_b是视图βb的投影数据。

顺带地，锥面射束重构加权系数的相反射束的和是ωa+ωb＝1。

通过将锥面射束重构加权系数ωa和ωb彼此相乘并将乘积相加，可降低锥角伪像。

例如，可将由下面方程式得出的内容用作为锥面射束重构加权系数ωa和ωb。顺带地，ga是特定X射束的加权系数，而gb是相反X射束的加权系数。

在扇形射束角度的1/2由γmax表示的情况下，根据方程式(9)到(14)来进行计算。这里，例如设定q＝1。

数学表达式8

ga＝f(γmax，aa，βα)(9)

gb＝f(γmax，ab，βb)         (10)

xa＝2·ga^q/(ga^q+gb^q)          (11)

xb＝2·gb^q/(ga^q+gb^q)b         (12)

wa＝xa²·(3-2xa)              (13)

wb＝xb²·(3-2xb)              (14)

如果，作为ga和gb的例子，max[]例如被设定为获取较大值的函数，将由下面的方程式(15)和(16)来控制。

数学表达式9

ga＝max[0，{(π/2+γmax)-|βa|}]·|tan(aa)|    (15)

gb＝max[0，{(π/2+γmax)-|βb|}]·tan(ab)|     (16)

在扇形射束图像重构的情况下，重构区域P上的每个像素与距离系数相乘。距离系数是(r1/r0)²，其中r0是从X射线管21的焦点到与投影数据Dr匹配的多行X射线检测器24的检测器行j的通道i的距离，并且r1是从X射线管21的焦点到与投影数据Dr匹配的重构区域P上的像素的距离。

在平行射束图像重构的情况下，重构区域P上的每个像素只需要与锥面射束重构加权系数w(i，j)相乘。

在步骤S63，如图10所示，投影数据D2(view，x，y)被相应地加到像素、加到事先已清除的反投影数据D3(x，y)。

在步骤S64，为获得如图10所示的反投影数据D3(x，y)，对图像重构X线断层照片所需的所有视图(即360度视图或“180度视图+扇形角度视图”)重复从步骤S61到S63。

顺带地，如图11(a)和(b)所示，重构区域P可以是直径为512个像素的圆形区域，而不是512个像素×512个像素的正方区域。

在目前所述的基本三维图像重构中，向随后的发明应用进一步改善图片质量的视图。

除了上述的实施例之外，弓形投影数据有效地在不具有自由度的三维图像重构硬件(或软件)中使用，并且改善了传统三维重构算法或Feldkamp图像重构算法中固有的不一致性，从而改进X线断层照片的图片质量。

为了实现上述目的，应当可能在任何期望的位置创建虚拟弓形投影数据，并且应当通过压缩弓形投影数据的相对密度来降低不一致性。

但是，在任何期望的位置中创建虚拟弓形数据不能用不具有自由度的三维图像重构硬件(或软件)来实现。

此外，如上所述，不具有自由度的三维图像重构硬件仅仅能根据给定的视图、螺距、和z方向上X射线检测器的宽度、切片数量和其它信息项来执行三维图像重构。

下面将描述用于解决这些自相矛盾的点的方法。

这里考虑了用不同螺距的螺旋数据来代替给定的螺旋数据。

这是一种通过例如给出包括将虚拟弓形投影数据与不具有自由度的三维图像重构硬件匹配的螺距的信息而重构图像的方法。

更详细地，越大的dz将导致增加弓形投影数据信息的密度。

该特性可用于创建与比实际螺距大的螺距相匹配的虚拟弓形投影数据。

越大的螺距意味着越大的dz。结果，就可能创建比传统实际弓形投影数据更密的虚拟弓形投影数据。

还可能使用这些虚拟弓形投影数据和虚拟螺距信息将这些虚拟弓形投影数据作为输入来完成三维图像重构。

换句话说，这将会把螺旋数据重新布置为螺距不同的螺旋数据。

更具体地，把例如图28(a)和(b)所示的两个投影数据(螺旋数据)集合重新安排成如图28(c)和(d)所示的两个螺距不同的投影数据(螺旋数据)的相反集合。

下面说明通过操作螺距信息而引起在螺距不同的虚拟弓形投影数据中相对密度的变化，如图27(a)到(c)所示。

图27(a)示出了其视图方向为30度的弓形投影数据以及其视图方向为210度的与之相反的弓形投影数据如何被投影到重构平面，其中螺距为1.0。可以看出，虽然其视图方向为30度的弓形投影数据以足够的密度分布，而在210度方向上的弓形投影数据在重构平面上具有较小的弓形并分布稀疏。

图27(b)示出了其视图方向为30度的弓形投影数据以及其视图方向为210度的与之相反的弓形投影数据如何被投影到重构平面，其中螺距为2.0。其视图方向为30度的弓形投影数据在重构平面上分布得更密。可以看出，在210度方向上的弓形投影数据在重构平面上具有稍微增加的弓形。

图27(c)示出了其视图方向为30度的弓形投影数据以及其视图方向为210度的与之相反的弓形投影数据如何被投影到重构平面，其中螺距为3.0。其视图方向为30度的弓形投影数据在重构平面上分布得甚至更密。可以看出在210度方向上的弓形投影数据在重构平面上具有进一步增加的弓形，与视图方向为30度并且螺距为1.0的情况相比，分布得更加足够得密。

如图27(a)到(c)所示，通过改变螺距信息，甚至用不具有自由度的三维图像重构硬件(或软件)，可在任何期望的位置创建虚拟弓形投影数据，尽管其具有对X射线数据集合的逻辑几何***的约束。

并且，通过以如此方式按期望创建虚拟弓形投影数据，还可控制虚拟弓形投影数据的相对密度。

此外，通过以如此方式控制虚拟弓形投影数据的相对密度，由例如图26所示的相反数据的密度差异所引起的三维图像重构的锥面射束重构加权系数中的不一致性可由例如图29所示的那样被减小。

但是，在通过控制螺距来创建与实际螺距不同的X射线数据集合的几何***的虚拟弓形投影数据并且要使用不具有自由度的三维图像重构硬件的情况下，不可能改变相反数据的相对密度的比率。换句话说，图像的精确度取决于低密度的弓形投影数据的密度，低密度的弓形投影数据的dz较小，并且具有较大dz的弓形投影数据将变得比需要得更密，导致图像效率低下。

接下来将考虑用传统扫描的投影数据来替换螺旋数据的情况。

所要考虑的是，消除由具有视图的dz引起的虚拟弓形投影数据的相对密度差异，以进一步改善有关的上述问题。当然，由于三维图像重构硬件不具有自由度，这一障碍应当被清除，但是其实现可通过利用传统扫描(轴向扫描)或电影扫描的三维图像重构来完成。

与螺旋扫描不同，传统扫描(轴向扫描)或电影扫描的dz在所有视图中是恒定的。

相反，dz被接收作为参数输入，并且该dz被应用于所有视图数据。如图30(a)和(b)所示，其图示在xy平面上。如图31(a)到(d)所示，其表示在XZ平面上。

图30(a)示出其视图方向为30度的弓形投影数据以及图30(b)示出其视图方向为210度的构成相反数据的弓形投影数据如何投影在重构平面上。可以看出，通过控制dz，可使在重构平面上以30度的弓形投影数据的分布密度和在重构平面上以210度的弓形投影数据的分布密度相等。

图31(a)示出其视图方向为30度的弓形投影数据以及图31(b)示出其视图方向为210度的构成相反数据的弓形投影数据如何看上去像来自yz平面。可以看出，通过增大dz，从看上去来自yz平面的图31(c)中其视图方向为30度的弓形投影数据以及其视图方向为210度的构成相反数据的弓形投影数据看来，穿过重构平面投影的X射线的数量增加。

可以看出，通过以如此方式控制dz，可控制重构平面上的弓形投影数据的分布密度。

因此，甚至对于dz不同的视图数据集合，通过用传统数据虚拟地替换dz，可实现控制，以均匀化虚拟弓形投影数据的相对密度。

为了均匀化虚拟弓形投影数据的相对密度并同时增加总密度，虚拟传统扫描的dz值可升高。

相反，为了通过将密度保持为低来降低数据大小和减轻输入/输出的负载，虚拟传统扫描的dz值被降低。

如果彼此相反的数据集合的相对密度以如此方式被均匀化，则可有效地降低前述的加权的不一致性。

通过上述两个方法，可在任何期望的位置创建虚拟弓形投影数据，并且可控制其相对密度水平。

并且，彼此相反的数据集合的相对密度比率可被均匀化。

此外，通用三维重构算法或Feldkamp图像重构算法和弓形投影数据中固有的加权不一致性可被降低，使之可能在质量上改善X线断层照片。

并且，尽管基本集中于在扇形图像重构来准备本发明的附图，但是本发明还可良好地应用于横向射束图像重构。

顺带地，本发明不限于这些实现模式，还可适当按期望来修改。

所述的结构和操作不限于这些实现模式。

目前所述的X射线CT设备100可使得例如图14所示的X线断层照片在其中心部分和周围部分之间的切片厚度基本均匀。

并且，例如图13(b)所示，通过为多行检测器24的中心部分中的通道和周围部分中的通道来控制行方向滤波的滤波器系数，还可控制在中心部分和周围部分之间的切片厚度。

此外，还可控制有关伪像的改进和有关噪声的改进。换句话说，可控制已经经过三维图像重构的X线断层照片的图片质量。

顺带地，图像重构方法还可以是通过Feldkamp图像重构技术的三维图像重构方法。

此外，还可使用在JP-A No.2004-73360、JP-A No.2003-33418、JP-A No.2003-159244、JP-A No.2004-41674等中公开的三维图像重构方法或其它已知的三维图像重构方法。要点在于，根据本发明通过使用行方向滤波器来处理图像重构。

其它可能的实现模式包括通过例如逐行卷积滤波器系数不同的行方向滤波来调整图片质量的波动，由此根据伪像和噪声来逐行实现切片厚度和图片质量的一致性；在该方面可想到各种z方向滤波器系数，并且它们将提供与这些实施例类似的效果。已经参考医疗用途的X射线CT设备来描述这些实施例，但是还可将它们用作为工业用途的X射线CT设备或作为与其它装置组合的X射线CT-PET设备或X射线CT-SPECT设备。

零件列表

[图1]

X射线CT设备100

1操作控制台

2输入单元

3中央处理单元

5数据收集缓冲器

6监视器

7存储单元

10图像拾取台

12支架

15旋转单元

20扫描台架

21X射线管

22X射线控制器

23准直仪

24多行X射线检测器

26旋转单元控制器

29调整控制器

30滑环

[图2]

X射线管21

X射线焦点

X射线束(锥面射束)

旋转中心(ISO)

检测器平面dp

重构区域P

多行X射线检测器24

通道方向

[图3]

开始

数据收集步骤S1

预处理步骤S2

射束硬化校正步骤S3

z滤波器卷积处理步骤S4

重构功能卷积处理步骤S5

三维反投影处理步骤S6

后处理步骤S7

结束

[图4]

开始

偏移校正步骤S21

对数转换步骤S22

X射线质量校正步骤S23

灵敏度校正步骤S24

结束

[图5]

步骤S6

开始三维反投影处理

S61提取与在重构区域P中像素匹配的投影数据Dr

S62将锥面射束重构系数与投影数据Dr相乘用来创建反投影数据D2

S63将反投影数据D2添加到对应于像素的反投影数据D3

S64为图像重构所需的所有视图添加反投影数据D2？

结束

[图6]

(a)

21X射线管

重构区域P(xy平面)

原点(0，0)

(b)

21X射线管

重构区域P

xy平面

旋转轴

z轴

24多行X射线检测器

[图7]

24多行X射线检测器

检测器行的方向

通道的方向

[图8][图9]

重构区域

[图11]

(a)

21X射线管

重构区域P

(b)

21X射线管

重构区域P

xy平面

旋转轴

z轴

24多行X射线检测器

[图12]

通道

行

行方向滤波器卷积

行

n行的数据

Det(ch.行)通道

行方向滤波器系数

行

[图13]

(a)行方向滤波器系数

切片厚度较小

切片厚度较大

行方向

(b)行方向滤波器系数

周围部分中通道的行方向滤波器

图像重构中心部分中通道的行方向滤波器

行方向

[图14]

Pa：公共X线断层照片(周围部分中较厚)

Pb：在行方向滤波器中具有统一切片厚度的X线断层照片

[图15]

(a)

滤波器系数

FLc去卷积周围部分中通道的行方向滤波器

FLd去卷积图像重构中心部分中通道的行方向滤波器

行方向

(b)

通道

行方向滤波器卷积

(c)

行

n行数据

Det(ch.行)通道

行方向滤波器系数

行

[图16]

21：X射线管的球面焦点

24：X射线检测器

[图17][图20]

P：重构平面

z轴

[图18][图21]

P：重构平面

[图19]

P：重构平面

rd：实际弓形投影数据

vd：虚拟弓形投影数据

[图22]

P1：重构平面A

P2：重构平面B

z轴

[图23]

P：重构平面

P1：重构平面

z轴

[图24]

P：重构平面

P1：重构平面

P2：重构平面

z轴

[图25]

重构平面

1.25mm厚×16个切片×1.75/2的螺距

[图26]

锥面射束重构加权系数

锥面射束重构加权系数的不一致性

30度处的锥面射束重构加权系数

210度处的相反锥面射束重构加权系数

行方向

[图27]

弓形投影数据(在30度的方向)

弓形投影数据(在210度的方向)

重构平面

密度增加

[图28]

(a)

弓形投影数据(在30度的方向)

P：重构平面

z轴

相反关系

(b)

弓形投影数据(在210度的方向)

[图29]

锥面射束重构加权系数

30度处的锥面射束重构加权系数

210度处的相反锥面射束重构加权系数

行方向

[图30]

(a)

弓形投影数据(在30度的方向)

相反关系

(b)

弓形投影数据(在210度的方向)

[图31]

(a)

弓形投影数据(在30度的方向)

P：重构平面

z轴

相反关系

(b)

弓形投影数据(在210度的方向)

Claims (7)

1.一种图像重构方法，用于基于由多行X射线检测器(24)收集的投影数据来重构X线断层照片，所述多行X射线检测器用于检测从X射线生成装置(21)辐射的X射线，该图像重构方法包括：

基于所述投影数据来执行三维反投影处理，该三维反投影处理包括对所述投影数据卷积行方向滤波器，该行方向滤波器的滤波器系数在多行X射线检测器的一条通道和另一条通道彼此之间不同；和

对由所述三维反投影处理获得的数据卷积重构函数。

2.一种X射线CT设备(100)，包括：

X射线生成装置(21)；

多行X射线检测器(24)，用于检测从所述X射线生成装置(21)辐射的X射线；

数据收集装置(25)，用于通过围绕X射线生成装置(21)和多行X射线检测器(24)之间的旋转中心旋转所述X射线生成装置(21)和所述多行X射线检测器(24)来收集投影数据；

行方向滤波装置，用于对所述投影数据卷积行方向滤波器而滤波所述投影数据，该行方向滤波器使用的滤波器系数在所述多行X射线检测器的第一通道和第二通道彼此之间不同；和

反投影装置，用于通过三维反投影由所述行方向滤波装置处理而获得的投影数据来重构X线断层照片视图。

3.根据权利要求2的X射线CT设备(100)，其中：

所述行方向滤波器的滤波器系数是去卷积滤波器。

4.根据权利要求2的X射线CT设备(100)，其中：

所述反投影装置通过线性加权相加、多点加权相加或具有非线性加权系数的加权相加中的一种来在行方向上处理加权相加。

5.根据权利要求2的X射线CT设备(100)，其中：

所述反投影装置包括反投影虚拟化的X射线检测器行的投影数据，该投影数据被虚拟化为通过加权相加或行方向滤波所创建的所述X射线检测器的投影数据。

6.根据权利要求2的X射线CT设备(100)，其中：

在所述三维反投影处理中，X射线检测器行的投影数据和通过加权相加或行方向滤波虚拟化X射线检测器行而创建的虚拟投影数据通过行方向滤波在重构平面上组合并匹配，并且该处理继续进行以便使给定方向上重构平面与数据的间隔和在180度的相反方向上重构平面与数据的间隔基本上相等。

7.根据权利要求6的X射线CT设备(100)，其中：

在每个投影方向和相对该投影方向180度方向或基本上相反的180度方向上对组合所述X射线检测器行的投影数据数量和虚拟化X射线检测器行的投影数据数量的投影数据行总量进行优化。

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