一种CT图像迭代重建方法、装置及计算机设备与流程

一种ct图像迭代重建方法、装置及计算机设备
技术领域
1.本发明涉及图像重建技术领域，具体涉及一种ct图像迭代重建方法、装置及计算机设备。


背景技术：

2.随着锥形束ct(computed tomography，电子计算机断层扫描，简称ct)技术的产生及发展，使得口腔颌面临床诊断及治疗水平得到了很大的提高，然而辐射剂量对被照患者的潜在危害性也受到广泛关注。在保证图像质量和诊疗效果的同时，尽可能减少受检者的辐射剂量、合理使用低剂量已成为当前ct重建领域重要研究方向。
3.ct重建算法可分为迭代类重建算法和解析类重建算法，解析重建算法具有分辨率高和成像速度快等优点，但易受统计波动的影响，投影数量若不足，重建图像的质量会明显下降，因此为了保证重建效果需保证投影数据的完备性，这对扫描过程的辐射剂量要求较高。迭代重建算法可以有效克服解析类重建算法的固有问题，能在投影数量不足的条件下重建出较高质量的图像，可有效减少投影数据的获取、减少扫描时间、从而减少患者受照剂量，作为目前低剂量成像的实现手段之一被广泛研究。
4.但迭代类重建算法存在占用较大的计算资源以及计算实时性较差的缺点。传统迭代算法中需要计算每个旋转角度的径迹矩阵，即在每个旋转角度下，每条射线穿过各个重建体素内的长度，对于探测器偏置的锥形束ct扫描系统，存在物理模型复杂、待求量较大的问题，导致迭代重建过程计算量大、重建时间长。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有迭代重建算法计算量大、重建时间长的缺陷，从而提供一种ct图像迭代重建方法、装置及计算机设备。
6.根据第一方面，本发明实施例公开了一种ct图像迭代重建方法，包括：获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值；将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。
7.可选地，在基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果之前，所述方法还包括：基于相邻两次单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值判断迭代过程是否满足预设收敛条件；若迭代过程满足预设
收敛条件，则执行基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果的步骤。
8.可选地，所述方法还包括：若迭代过程不满足预设收敛条件，则返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤。
9.可选地，所述获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵，包括：获取所述目标对象的投影数据和初始投影角度；基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值；基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵。
10.可选地，所述基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值，包括：对所述投影数据进行加权和滤波处理，得到第一图像值；对所述第一图像值进行加权反投影得到所述先验图像值。
11.可选地，所述基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵，包括：基于ct射线源和像素点得到穿过所述先验图像集的射线长度；基于各所述射线长度得到所述径迹矩阵。
12.可选地，所述基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值，包括：基于所述偏差值和所述径迹矩阵中的每一条射线得到各所述先验图像值的校正值；基于各所述校正值得到所述更新后的先验图像值。
13.根据第二方面，本发明实施例还公开了一种ct图像迭代重建装置，包括：获取模块，用于获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；投影理论值模块，用于基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；偏差模块，用于基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；更新模块，用于基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；第一旋转模块，用于基于所述旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转角度后的图像值；第二旋转模块，用于将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；输出模块，用于基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。
14.根据第三方面，本发明实施例还公开了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的ct图像迭代重建方法的步骤。
15.根据第四方面，本发明实施方式还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面或第一方面任一可选实施方式所述的ct图像迭代重建方法的步骤。
16.本发明技术方案，具有如下优点：
17.本发明提供的ct图像迭代重建方法、装置及计算机设备，该方法包括：获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测
量值确定偏差值；基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值；将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。根据重建图像值作为先验图像值，并在初始投影角度下计算径迹矩阵，在其他角度下根据前一角度的图像值作为先验矩阵，只需要进行一次径迹矩阵的计算，减少了计算量，降低了物理模型的复杂度。
附图说明
18.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
19.图1为本发明实施例中ct图像迭代重建方法的一个具体示例的流程图；
20.图2为本发明实施例中ct图像迭代重建装置的一个具体示例的原理框图；
21.图3为本发明实施例中计算机设备的一个具体示例图；
22.图4为本发明实施例中ct图像迭代重建方法的一个具体示例的示意图；
23.图5为本发明实施例中ct图像迭代重建方法的一个具体示例的示意图；
24.图6为本发明实施例中ct图像迭代重建方法的一个具体示例的示意图；
25.图7为本发明实施例中ct图像迭代重建方法的一个具体示例的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通，可以是无线连接，也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
30.本发明实施例公开了一种ct图像迭代重建方法，如图1所示，该方法包括如下步骤：
31.步骤101，获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵。
32.示例性地，目标对象是指需要进行ct成像的对象，例如可以是人体的某一部位，例如是脑部、胸部、肺部、心脏以及腹部等。先验图像值为在初始投影角度下每一个点的像素值的集合，对应在ct图像中也可以称为体素，先验图像值也相当于在初始投影角度下的各个像素点的初始值，可以根据实际情况进行赋值。径迹矩阵为在对应的投影角度下，射线源发出的每条射线穿过各个先验图像值的长度，在初始投影角度下，根据先验图像值可以计算得到穿过每一个先验图像值的射线长度，所有的射线长度共同构成初始投影角度下的径迹矩阵。本发明实施例对目标对象的类型和先验图像值的大小形式不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
33.步骤102，基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值。
34.示例性地，根据预设的先验图像值和计算得到的径迹矩阵，可以计算得到径迹矩阵中每一条射线对应的投影理论值，其中投影理论值可以通过以下公式计算得到，
[0035][0036]
其中为射线a
ij
所对应的投影理论值，a
ij
为径迹矩阵中的射线，为先验图像值，i为径迹矩阵中的射线编号，j为先验图像值中的像素编号，j为总的先验图像值数量，i、j为正整数。
[0037]
步骤103，基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值。
[0038]
示例性地，根据扫描目标对象所得的测量值，计算测量值与投影理论值的差值，得到该角度下所有射线的投影值偏差δi，其中pi为测量值，为投影理论值。
[0039]
步骤104，基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值。示例性地，在进行ct图像扫描时，在初始投影角度下可以获取实际的测量值，根据测量值与对应投影理论值之间的差值，可以根据投影理论值和差值计算得到先验图像值中所有的像素点的真实测量值，且不需要再一次进行测量，只需测量一次即可，减少了目标对应的ct扫描时间。
[0040]
步骤105，基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值。
[0041]
示例性地，单位旋转角度为对应ct图像扫描过程中，需要进行总旋转角度的扫描精度，例如总旋转角度可以是扫描旋转180度，其中单位旋转角度可以是每0.02度进行一次扫描。根据单位旋转角度将更新后的先验图像值进行旋转，根据更新后的先验图像值和单位旋转角度，由公式(1)计算得到旋转单位投影角度后的理论图像值，根据步骤103中计算得到偏差值，更新计算得到旋转单位投影角度后的图像值。本发明实施例对单位旋转角度和总旋转角度的数值大小不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
[0042]
如图5所示为先验图像旋转的示意图，先验图像中的每一个像素点跟随投影角度同步旋转，每次放射源-探测器系统在旋转单位投影角度时，更新的先验图像矩阵跟着旋转
相应角度，利用当前重建的图像值x
(0)
，进行坐标旋转单位投影角度后的插值，得到下一投影角度下的重建值插值后的各射线穿过各重建体素的长度与关系，与初始投影角度下的一致。
[0043]
本发明实施例以fdk算法和cbct系统(cone beasm锥形束，简称cbct)进行介绍，在cbct系统中通常旋转一圈采集的帧数都大于365帧(很多大于600帧)，因此单次的旋转角度(单位旋转角度)会小于1度，在这样的小旋转角度下，对每一重建切片层的像素来说，旋转之前的坐标为(x1,y1,z1,)，旋转角度θ之后的坐标为(x2,y2,z2,)，其中x2＝x1sinθ+y1cosθ，y2＝x1cosθ-y1sinθ，z1＝z2，因此只需考虑x、y轴方向的插值变换，利用旋转前的坐标和图像值，进行旋转后坐标的插值计算，得到旋转后的图像值。插值方法有很多，此处边界像素可以采用最近邻插值法(变换后的像素的图像值等于距它最近的变换前像素的图像值)，中间像素可以选用双线性插值法，其原理是要想得到旋转后坐标为(x,y)的p点的图像值f(x,y)，先找到旋转前离其最近的四个像素点q
11
(x1,y1)、q
12
(x1,y2)、q
21
(x2,y1)、q
22
(x2,y2)及其图像值，计算公式为图像值，计算公式为
[0044]
将每一层切面的重建图像值旋转插值之后的结果整合到一起，得到旋转之后的重建三维像素矩阵如图6为插值计算示意图，图7为三维像素矩阵重建示意图。
[0045]
步骤106，将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的旋转单位投影角度后的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行步骤102至步骤105，直至当前旋转角度达到预设角度值。
[0046]
示例性地，在旋转单位投影角度后得到图像值作为下一次旋转单位投影角度的先验图像值，即前一次得到的图像值，作为下一次投影的先验图像值，重复执行上述步骤102至步骤105，直至总旋转角度达到预设值，如上述步骤105中的180度。
[0047]
步骤107，基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。示例性地，在达到总旋转角度后，根据各个单位旋转角度下的图像值，共同构成ct图像的重建结果。
[0048]
本发明提供的ct图像迭代重建方法，包括：获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值；将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。根据重建图像值作为先验图像值，并在初始投影角
度下计算径迹矩阵，在其他角度下根据前一角度的图像值作为先验矩阵，只需要进行一次初始投影角度下径迹矩阵的计算，减少了计算量，降低了物理模型的复杂度。
[0049]
作为本发明一个可选实施方式，在步骤107之前，所述方法还包括：基于相邻两次单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值判断迭代过程是否满足预设收敛条件；若迭代过程满足预设收敛条件，则执行步骤107。
[0050]
示例性地，在旋转角度达到总旋转角度后，需要判断得到的图像重建值是否满足预设收敛条件，其中预设收敛条件由相邻两次的图像值计算得到，通过以下公式计算得到，
[0051][0052]
其中x
(n)
为第n次旋转单位投影角度后的图像值，x
(n-1)
,为第n-1次旋转单位投影角度后的图像值，当ρ的值满足预设阈值时，执行步骤107，其中预设阈值可以是ρ≤0.02，本发明实施例对预设阈值的数据大小不作限定，本领域技术人员可以根据实际需要确定。
[0053]
作为本发明一个可选实施方式，在步骤107之前，所述方法还包括：若迭代过程不满足预设收敛条件，则返回执行步骤102至步骤105。示例性地，若不满足将此重建结果作为下一次迭代的初值x
(k+1)
＝x
(k)
并重复步骤102至步骤105，直到满足设定的收敛条件，输出对应的重建结果。
[0054]
作为本发明一个可选实施方式，所述步骤101，包括：获取所述目标对象的投影数据和初始投影角度；基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值；基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵。
[0055]
作为本发明一个可选实施方式，步骤101中，所述基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值，包括：对所述投影数据进行加权和滤波处理，得到第一图像值；对所述第一图像值进行加权反投影得到所述先验图像值。
[0056]
示例性地，在获取先验图像值和相应的径迹矩阵时，需要根据目标对象的实际需要投影的范围等构造先验图像值。预设的重建算法可以是fdk算法，先验图像值的计算过程如下：
[0057]
对投影数据预加权处理；
[0058][0059][0060]
进行滤波；
[0061][0062]
进行加权反投影计算；
[0063][0064][0065]
其中β为初始投影角度，p(β,a,b)，为投影数据，γ为cbct系统的扇形角度，k为cbct系统的锥角，r为圆轨道半径，g(a)为相应的滤波函数，(a,b)为探测器坐标，(x,y,z)为
重建点坐标。f(x,y,z)为最终重建的三维图像数据，将f(x,y,z)作为初始投影角度下的先验图像值x
(0)
。
[0066]
作为本发明一个可选实施方式，步骤101中，所述基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵，包括：基于ct射线源和像素点得到穿过所述先验图像集的射线长度；基于各所述射线长度得到所述径迹矩阵。
[0067]
示例性地，径迹矩阵可以采用点-点模型，将探测器上的像素和射线源都分别视为一个点，两点的连线穿过中间重建图像值的长度可建立坐标系求得，如图4所示，为第i条射线穿过4*4个体素，其中这条射线穿过每一个体素的长度即为径迹矩阵，例如，如图4所示，a
i1
＝射线i穿过像素1内的长度＝l5，a
i2
＝射线i穿过体素1内的长度＝0。
[0068]
作为本发明一个可选实施方式，所述步骤104包括：基于所述偏差值和所述径迹矩阵中的每一条射线得到各所述先验图像值的校正值；基于各所述校正值得到所述更新后的先验图像值。
[0069]
示例性地，沿每条径迹矩阵的射线反投影于其经过的像素，在迭代初始值的基础上依次校正理论值，
[0070][0071]
其中，为校正后的像素值，为校正前的像素值，a
ij
为径迹矩阵中的射线，δi测量值与投影理论值的差值，i为径迹矩阵中的射线编号，j为先验图像值中的像素编号，j为总的先验图像值数量，像素值为图像值中的各像素值。
[0072]
本发明实施例还公开了一种ct图像迭代重建装置，如图2所示，该装置包括：
[0073]
获取模块201，用于获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤101的内容，此处不再赘述。
[0074]
投影理论值模块202，用于基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤102的内容，此处不再赘述。
[0075]
偏差模块203，用于基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤103的内容，此处不再赘述。
[0076]
更新模块204，用于基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤104的内容，此处不再赘述。
[0077]
第一旋转模块205，用于基于所述旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转角度后的图像值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤105的内容，此处不再赘述。
[0078]
第二旋转模块206，用于将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤106的内容，此处不再赘述。
[0079]
输出模块207，用于基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤107
的内容，此处不再赘述。
[0080]
本发明提供的ct图像迭代重建装置，包括，获取模块201，用于获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；投影理论值模块202，用于基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；偏差模块203，用于基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；更新模块204，用于基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；第一旋转模块205，用于基于所述旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转角度后的图像值；第二旋转模块206，用于将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；输出模块207，用于基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。根据重建图像值作为先验图像值，并在初始投影角度下计算径迹矩阵，在其他角度下根据前一角度的图像值作为先验矩阵，只需要进行一次计算，减少了计算量，降低了物理模型的复杂度。
[0081]
作为本发明一个可选实施方式，所述装置还包括：第一判断模块，用于基于相邻两次单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值判断迭代过程是否满足预设收敛条件，若迭代过程满足预设收敛条件，则触发输出模块207，执行基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果过程。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤107的内容，此处不再赘述。
[0082]
作为本发明一个可选实施方式，所述装置还包括：第二判断模块，用于判断若迭代过程不满足预设收敛条件，则返回触发投影理论值模块202、偏差模块203、更新模块204和第一旋转模块205，并执行对应的步骤。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤107的内容，此处不再赘述。
[0083]
作为本发明一个可选实施方式，所述获取模块201，包括：获取子模块，用于获取所述目标对象的投影数据和初始投影角度；第一计算模块，用于基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值；第二计算模块，用于基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤101的内容，此处不再赘述。
[0084]
作为本发明一个可选实施方式，步骤获取模块201，所述基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值，包括：第一图像值模块，用于对所述投影数据进行加权和滤波处理，得到第一图像值；第二图像值模块，用于对所述第一图像值进行加权反投影得到所述先验图像值。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤101的内容，此处不再赘述。
[0085]
作为本发明一个可选实施方式，所述获取模块201中，所述基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵，包括：第一径迹矩阵模块，用于基于ct射线源和像素点得到穿过所述先验图像集的射线长度；第二径迹矩阵模块，用于基于各所述射线长度得到所述径迹矩阵。示例性地，详细内容见上述方法实施例中步骤101的内容，此处不再赘述。
[0086]
作为本发明一个可选实施方式，所述更新模块204包括：第一校正子模块，用于基于所述偏差值和所述径迹矩阵中的每一条射线得到各所述先验图像值的校正值；第二校正子模块，用于基于各所述校正值得到所述更新后的先验图像值。示例性地，详细内容见上述
方法实施例中步骤104的内容，此处不再赘述。
[0087]
本发明实施例还提供了一种计算机设备，如图3所示，该计算机设备可以包括处理器301和存储器302，其中处理器301和存储器302可以通过总线或者其他方式连接，图3中以通过总线连接为例。
[0088]
处理器301可以为中央处理器(central processing unit，cpu)。处理器301还可以为其他通用处理器、数字信号处理器(digital signal processor，dsp)、专用集成电路(application specific integrated circuit，asic)、现场可编程门阵列(field-programmable gate array，fpga)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等芯片，或者上述各类芯片的组合。
[0089]
存储器302作为一种非暂态计算机可读存储介质，可用于存储非暂态软件程序、非暂态计算机可执行程序以及模块，如本发明实施例中的ct图像迭代重建方法对应的程序指令/模块。处理器301通过运行存储在存储器302中的非暂态软件程序、指令以及模块，从而执行处理器的各种功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的ct图像迭代重建方法。
[0090]
存储器302可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需要的应用程序；存储数据区可存储处理器301所创建的数据等。此外，存储器302可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非暂态存储器，例如至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他非暂态固态存储器件。在一些实施例中，存储器302可选包括相对于处理器301远程设置的存储器，这些远程存储器可以通过网络连接至处理器301。上述网络的实例包括但不限于互联网、企业内部网、局域网、移动通信网及其组合。
[0091]
所述一个或者多个模块存储在所述存储器302中，当被所述处理器301执行时，执行如图1所示实施例中的ct图像迭代重建方法。
[0092]
上述计算机设备具体细节可以对应参阅图1所示的实施例中对应的相关描述和效果进行理解，此处不再赘述。
[0093]
本领域技术人员可以理解，实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(read-only memory，rom)、随机存储记忆体(random access memory，ram)、快闪存储器(flash memory)、硬盘(hard disk drive，缩写：hdd)或固态硬盘(solid-state drive，ssd)等；所述存储介质还可以包括上述种类的存储器的组合。
[0094]
虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

技术特征：
1.一种ct图像迭代重建方法，其特征在于，包括：获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值；将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果之前，所述方法还包括：基于相邻两次单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值判断迭代过程是否满足预设收敛条件；若迭代过程满足预设收敛条件，则执行基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果的步骤。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若迭代过程不满足预设收敛条件，则返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵，包括：获取所述目标对象的投影数据和初始投影角度；基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值；基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述投影数据和预设的重建算法得到所述先验图像值，包括：对所述投影数据进行加权和滤波处理，得到第一图像值；对所述第一图像值进行加权反投影得到所述先验图像值。6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述基于所述先验图像值得到初始投影角度下的径迹矩阵，包括：基于ct射线源和像素点得到穿过所述先验图像集的射线长度；基于各所述射线长度得到所述径迹矩阵。7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值，包括：基于所述偏差值和所述径迹矩阵中的每一条射线得到各所述先验图像值的校正值；基于各所述校正值得到所述更新后的先验图像值。
8.一种ct图像迭代重建装置，其特征在于，包括：获取模块，用于获取目标对象在初始投影角度下的先验图像值及径迹矩阵；投影理论值模块，用于基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值；偏差模块，用于基于所述投影理论值和在所述初始投影角度下的测量值确定偏差值；更新模块，用于基于所述偏差值更新所述先验图像值，得到更新后的先验图像值；第一旋转模块，用于基于所述旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转角度后的图像值；第二旋转模块，用于将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将所述单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于所述先验图像值和径迹矩阵计算得到在所述初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至当前旋转角度达到预设角度值；输出模块，用于基于所述当前旋转角度中各单位旋转角度对应的旋转单位投影角度后的图像值得到ct图像重建结果。9.一种计算机设备，其特征在于，包括：至少一个处理器；以及与所述至少一个处理器通信连接的存储器；其中，所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令，所述指令被所述至少一个处理器执行，以使所述至少一个处理器执行如权利要求1-7任一所述的ct图像迭代重建方法的步骤。10.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1-7中任一项所述的ct图像迭代重建方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种CT图像迭代重建方法、装置及计算机设备，该方法包括，根据目标对象在初始投影角度下的先验图像值和径迹矩阵，得到在对应角度的投影理论值，基于投影理论值和相应测量值确定偏差值，基于偏差值更新先验图像值，以单位旋转角度和更新后的先验图像值旋转，得到旋转单位投影角度后的图像值；将旋转单位投影角度后的图像值作为旋转单位投影角度的先验图像，并将单位投影角度作为初始投影角度，返回执行基于先验图像值和径迹矩阵得到在初始投影角度下的投影理论值的步骤至基于单位旋转角度和更新后的先验图像值，得到旋转单位投影角度后的图像值的步骤，直至旋转角度达到预设角度值，基于各单位旋转角度对应图像值得到CT图像重建结果。值得到CT图像重建结果。值得到CT图像重建结果。


技术研发人员：何艾静 杨书 张康平 孙宇 张文宇 吴宏新 王亚杰
受保护的技术使用者：北京朗视仪器股份有限公司
技术研发日：2022.02.17
技术公布日：2023/8/31