本公開涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，特別涉及一種圖像重建方法和裝置。

背景技術(shù)：

在CT(Computed Tomography，電子計算機(jī)斷層掃描)重建中，一般重建出的圖像為垂直于z軸的橫斷面圖像，但是某些部位或者病變在橫斷面顯示不是很好，不能看到病變的整體形態(tài)、大小和范圍，需要根據(jù)具體部位的生理特點進(jìn)行多平面或者曲面重建，這里統(tǒng)稱作任意面重建。

通常任意面的重建方法是將掃描范圍內(nèi)所有的橫斷面圖像疊加起來，再對某些標(biāo)定的重組線上指定的組織進(jìn)行二維圖像重組，通過這種方法能夠產(chǎn)生新的斷面圖像。但是，這種方式需要重建出視野范圍內(nèi)(x-y平面)、掃描范圍內(nèi)(z方向)所有點的圖像，而在后續(xù)重組中很多重建點是用不到的，這就對資源和效率造成一定程度的浪費。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本公開提供一種圖像重建方法和裝置，以在任意面的CT重建中，節(jié)省圖像重建的資源，提高重建效率。

具體地，本公開是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

第一方面，提供一種圖像重建方法，所述方法包括：

確定待重建的目標(biāo)面的多個重建點；

對于每個所述重建點，確定對應(yīng)所述重建點的數(shù)據(jù)采集位置；

獲取所述數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)對所述多個重建點進(jìn)行重建，得到重建圖像。

第二方面，提供一種圖像重建裝置，所述裝置包括：

重建點確定模塊，用于確定待重建的目標(biāo)面的多個重建點；

位置確定模塊，用于對于每個所述重建點，確定對應(yīng)所述重建點的數(shù)據(jù)采集位置；

數(shù)據(jù)獲取模塊，用于獲取所述數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)；

重建處理模塊，用于根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)對所述多個重建點進(jìn)行重建，得到重建圖像。

本公開提供的圖像重建方法和裝置，通過確定目標(biāo)面的重建點以及對應(yīng)該重建點的數(shù)據(jù)采集位置，可以獲取該數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)，可以只對所述的目標(biāo)面的重建點進(jìn)行重建，從而相對于傳統(tǒng)方式中需要重建所有圖像點，節(jié)省了圖像重建的資源，提高了圖像重建的效率。

附圖說明

圖1是本公開一示例性實施例示出的一種需要重建的任意面示意圖；

圖2是本公開一示例性實施例示出的一種圖像重建方法的流程圖；

圖3是本公開一示例性實施例示出的一種掃描狀態(tài)示意圖；

圖4是本公開一示例性實施例示出的一種數(shù)據(jù)采集位置的確定過程；

圖5是本公開一示例性實施例示出的一種圖像重建設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本公開一示例性實施例示出的一種圖像重建裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

這里將詳細(xì)地對示例性實施例進(jìn)行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數(shù)字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本公開相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權(quán)利要求書中所詳述的、本公開的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

CT掃描中得到的垂直于Z軸的橫斷面圖像，不一定是觀察病變部位的理想圖像，有些病變部位的生理特點需要在曲面或斜面觀察，才會看到病變的形態(tài)。因此，需要進(jìn)行任意面重建，以更好的觀察病變部位。

如圖1的示例，需要重建的任意面，例如，可以是冠狀面、矢狀面、任意角度的斜面、任意角度的曲面等，本例子并不限制任意面的具體形狀，可以根據(jù)病變部位的觀察需要確定即可。在本公開實施例的描述中，可以將所需要重建的任意面稱為“目標(biāo)面”。

本公開例子提供的圖像重建方法，可以用于直接重建該目標(biāo)面?？梢詤⒁妶D2所示例的圖像重建方法，包括：

在步驟201中，確定待重建的目標(biāo)面的多個重建點。

本步驟中，可以確定目標(biāo)面上的重建點。

如下列舉兩種可以采用的重建點確定方式：

在一個例子中，待重建的目標(biāo)面，可以是為了更好的觀察某個掃描部位而確定，則可以根據(jù)該掃描部位的生理特點確定目標(biāo)面，進(jìn)而確定該目標(biāo)面上的各個重建點。例如，為了更好的觀察肝臟的病變，根據(jù)肝臟的生理特點，比如肝臟的形態(tài)，確定一個能夠較好觀察的目標(biāo)面，由此編輯掃描協(xié)議，該掃描協(xié)議中對目標(biāo)面上的重建點坐標(biāo)進(jìn)行定義。

在另一個例子中，還可以獲取可視化確定的目標(biāo)面的范圍，并根據(jù)視野和重建間隔，確定目標(biāo)面上的重建點坐標(biāo)。比如，可以通過雙平片確定預(yù)重建的范圍，并自動根據(jù)視野和重建間隔確定每個重建點坐標(biāo)。

在步驟202中，對于每個重建點，確定對應(yīng)所述重建點的數(shù)據(jù)采集位置。

在傳統(tǒng)的任意面重建方法中，需要重建出視野范圍內(nèi)和掃描范圍內(nèi)的所有坐標(biāo)點的圖像，進(jìn)行重建的坐標(biāo)點可以稱為重建點，而這些圖像中的很多重建點并不是目標(biāo)面上的點，造成了很大的資源浪費。因此，本例子的圖像重建方法中，即不會重建所有的圖像，盡量減少重建的圖像部分，以節(jié)省資源。

結(jié)合圖3的示例來看，在對被檢體例如患者31進(jìn)行CT掃描時，機(jī)架32將圍繞著旋轉(zhuǎn)軸33，以箭頭34所示的方向轉(zhuǎn)動。機(jī)架32中的球管35和檢測器36，也隨之一起轉(zhuǎn)動。球管35發(fā)出的錐形射束37穿過患者31，被檢測器36接收，得到投影數(shù)據(jù)。其中，在機(jī)架32旋轉(zhuǎn)的過程中，通常旋轉(zhuǎn)一周可以采集一定數(shù)量的采樣View，本例子中可以將一個采樣View稱為一個采樣視角。每一個采樣視角，可以對應(yīng)一個采樣角度，該采樣角度可以定義為錐形射束的中心軸與Y軸正向之間的夾角(機(jī)架旋轉(zhuǎn)平面可以是XY平面，患者行進(jìn)方向可以是Z方向，與XY平面垂直)。

如圖3所示，在旋轉(zhuǎn)掃描的過程中可以獲得多個采樣視角即采樣View，并且，隨著機(jī)架32的旋轉(zhuǎn)，承載患者31的掃描床也在沿著Z軸方向(旋轉(zhuǎn)軸33的方向)前進(jìn)，使得旋轉(zhuǎn)過程中的各個采樣View對應(yīng)不同的采樣Z位置，該采樣Z位置可以是采樣View的錐形射束的中心軸與旋轉(zhuǎn)軸的交點Z坐標(biāo)。并不是所有采樣視角的覆蓋范圍中都包含重建點，該采樣視角的覆蓋范圍可以是錐形射束37所形成的一個錐形區(qū)域范圍，這個范圍中的射束會穿過患者31身體上的部位，并且射束穿過患者后被探測器接收即得到投影數(shù)據(jù)。而“重建點”就在這個范圍內(nèi)，但是，由于射束的采樣是離散的，并不一定射束就穿過這個重建點，即某個重建點不一定正好有某個射束穿過，射束可能穿過重建點，也可能是在重建點旁邊臨近的位置。比如，圖3中示例了一個重建點，在圖3所示的采樣視角和采樣Z位置下，該采樣視角的覆蓋范圍能夠覆蓋圖3中所示的重建點，即該錐形射束37中總有一部分射束可以穿過或非?？拷撝亟c；但是，也可能存在對應(yīng)其他采樣Z位置的采樣視角，其視角的覆蓋范圍并不包含重建點。

此外，對于包含重建點的采樣視角來說，還需要確定該采樣視角下對應(yīng)重建點的通道位置和層位置，并不是說該視角下采集的所有投影數(shù)據(jù)都接近重建點。如圖3所示，檢測器36是多層檢測器，可以包括圖3所示的X方向和Z方向的二維檢測器單元陣列，X方向可以稱為通道方向，包括多個通道位置，Z方向可以稱為層方向，包括多個層位置。比如，圖3中的檢測器單元38位于檢測器的第三通道位置和第七層位置。在機(jī)架旋轉(zhuǎn)的掃描過程中，每一個檢測器單元都可以獲得一個投影數(shù)據(jù)，一個采樣視角即使其覆蓋范圍包含重建點，也并不一定所有檢測器單元的投影數(shù)據(jù)都與重建點密切相關(guān)，有的檢測器單元的投影數(shù)據(jù)與重建點的位置相差太遠(yuǎn)。

由上述描述可以看到，掃描過程中得到的所有采樣視角中，可以只選擇覆蓋范圍包括重建點的采樣View，對于選擇的采樣View中，檢測器獲得的所有投影數(shù)據(jù)，也可以從中確定與重建點相關(guān)的部分投影數(shù)據(jù)，根據(jù)這部分投影數(shù)據(jù)重建所述的重建點。

本步驟中，對于每個重建點確定對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集位置，這里的數(shù)據(jù)采集位置即包括上述選擇的采樣View、該采樣View下的通道位置和層位置，該數(shù)據(jù)采集位置對應(yīng)的投影數(shù)據(jù)，即為所述的通道位置和層位置對應(yīng)的檢測器單元得到的掃描數(shù)據(jù)，可以表示為D(View，i，j)，其中，View可以是采樣視角的采樣角度，i可以為通道位置，j可以為層位置。

其中，圖4示例了數(shù)據(jù)采集位置的確定過程，可以包括：

在步驟2021中，確定重建點使用的數(shù)據(jù)范圍，所述數(shù)據(jù)范圍包括多個采樣視角，且每個所述采樣視角的覆蓋范圍包含所述重建點。

本步驟中，如果在某個采樣Z位置下的某個采樣View，其中的某層某通道穿過重建點(x，y，z)(即，圖3中的檢測器的排列是按照X-Z排列，X為通道方向，Z為層方向，對于某個重建點能夠找到某個采樣數(shù)據(jù)通過重建點，而該采樣數(shù)據(jù)對應(yīng)的是檢測器上的某個層某個通道接收到的采樣數(shù)據(jù))，即該采樣View的覆蓋范圍包含該重建點，則該采樣View下獲得的投影數(shù)據(jù)可以參與到該重建點的圖像重建，該采樣View包含在重建點使用的數(shù)據(jù)范圍中，即確定數(shù)據(jù)范圍也是在確定哪些采樣View可以參與到該重建點的重建。例如，重建點使用的數(shù)據(jù)范圍包含的多個采樣View，其對應(yīng)的采樣角度的絕對范圍可以是[θ_absolutemin，θ_absolutemax]，該范圍內(nèi)包含的采樣View的數(shù)量可以是n個。

在一個例子中，判斷某個采樣View是否是重建點的數(shù)據(jù)范圍，可以采用如下方式：可以獲得該采樣View對應(yīng)的采樣Z位置Z₁，該位置可以是相對于起始采樣位置的Z位置，可以將位置Z₁與重建點坐標(biāo)(x，y，z)中的Z位置Z₂(也轉(zhuǎn)換為相對于起始采樣位置的Z位置)相比較；這兩個Z位置相等或非常相近，則可以確定該采樣View的覆蓋范圍包含所述的重建點。

在步驟2022中，對于數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的每個采樣視角，確定所述采樣視角對于所述重建點使用的通道位置。

本步驟中，可以將錐形束重排成平行束，對于平行束下的某個采樣View，其采樣角度為θ_i，重建點使用的通道位置為t，可以根據(jù)重建點的坐標(biāo)和采樣角度計算通道位置，該通道位置t的計算方法可以是：

t(x，y，z)＝xcosθ_i-ysinθ_i

其中，(x，y，z)是重建點的坐標(biāo)。

在步驟2023中，對于數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的每個采樣視角，確定所述采樣視角對于所述重建點使用層位置。

本步驟可以根據(jù)通道位置、重建點的坐標(biāo)、采樣角度、球管旋轉(zhuǎn)半徑和檢測器參數(shù)，確定所述層位置?？梢园凑杖缦路椒ㄓ嬎悖?/p>

v(x，y，z)＝y(tǒng)cosθ_i+xsinθ_i

其中，(x，y，z)是重建點的坐標(biāo)，R_F為球管旋轉(zhuǎn)半徑，采樣視角的采樣角度為θ_i，p為螺旋掃描的螺距，nSlice為檢測器的層數(shù)，S為檢測器的單層層厚。

經(jīng)過上述的步驟2021至2023，已經(jīng)確定了對于某一個重建點來說，該重建點使用的數(shù)據(jù)范圍、以及該數(shù)據(jù)范圍內(nèi)每一個采樣View對于該重建點使用的通道位置和層位置。對于目標(biāo)面上的每一個重建點，都可以按照圖4所示的流程確定重建點對應(yīng)的數(shù)據(jù)采集位置。在確定每個重建點的數(shù)據(jù)采集位置后，就可以知道哪些投影數(shù)據(jù)參與該重建點的圖像重建，例如，假設(shè)其中一個數(shù)據(jù)采集位置是某個采樣View的某層某通道，則當(dāng)掃描到該采樣View的位置時，所述的通道和層位置對應(yīng)的檢測器單元獲得的投影數(shù)據(jù)，將參與該重建點的重建。

在步驟203中，獲取所述數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)。

本步驟可以獲取掃描得到的投影數(shù)據(jù)，這些投影數(shù)據(jù)是在步驟202中確定的數(shù)據(jù)采集位置處得到的投影數(shù)據(jù)。在CT掃描過程中將獲取到很多的投影數(shù)據(jù)，本步驟可以只選擇步驟202中確定的數(shù)據(jù)采集位置處得到的投影數(shù)據(jù)。

在步驟204中，根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，得到重建圖像。

本步驟中，分別進(jìn)行目標(biāo)面上的每一個重建點的重建，對于每一個重建點來說，可以使用該重建點對應(yīng)的數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的所有采樣View的數(shù)據(jù)進(jìn)行加權(quán)反投影。例如，對于每個重建點的反投影重建公式如下：

其中，f^c(θ_i)為加權(quán)數(shù)據(jù)f^w(θ_i)的卷積結(jié)果。

f^w(θ_i)是參與該重建點的圖像重建的投影數(shù)據(jù)f(θ_i，t(x,y,z)，q(x,y,z))與權(quán)值w(θ_i)的乘積，即f^w(θ_i)＝f(θ_i，t(x，y，z)，q(x，y，z)*w(θ_j)。

其中，w(θ_i)是與采樣View的采樣角度相關(guān)的權(quán)值，該權(quán)值的計算如下：

重建一幅圖像需要數(shù)據(jù)對應(yīng)的角度范圍轉(zhuǎn)化為相對于θ_absolutsmin的相對范圍，記為[0，θ_max]

每個θ_i在相對范圍對應(yīng)的角度值記為θ_j＝θ_i-θ_absolutsmin

對于上述求得的角度相關(guān)的權(quán)值，需要對于同角度權(quán)重進(jìn)行歸一化：

其中，θ_b＝mod(θ，2π)，的整數(shù)部分。

每一個重建點都按照上述的方法進(jìn)行重建，當(dāng)所有重建點都重建完成，則得到目標(biāo)面的重建圖像。

本例子的圖像重建方法，通過確定目標(biāo)面的重建點以及對應(yīng)該重建點的數(shù)據(jù)采集位置，可以獲取該數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)，可以只對所述的目標(biāo)面的重建點進(jìn)行重建，從而相對于傳統(tǒng)方式中需要重建所有圖像點，節(jié)省了圖像重建的資源，提高了圖像重建的效率。

參見圖5所示，對應(yīng)于上述方法，本公開同時提供一種圖像重建設(shè)備，圖像重建設(shè)備可以進(jìn)行圖像重建。如圖5所示，該設(shè)備可以包括處理器501以及機(jī)器可讀存儲介質(zhì)502，其中，處理器501和機(jī)器可讀存儲介質(zhì)502通常借由內(nèi)部總線503相互連接。在其他可能的實現(xiàn)方式中，所述設(shè)備還可能包括外部接口504，以能夠與其他設(shè)備或者部件進(jìn)行通信。進(jìn)一步地，機(jī)器可讀存儲介質(zhì)502上存儲有圖像重建的控制邏輯505，該控制邏輯505從功能上劃分的邏輯模塊，可以是圖6所示的圖像重建裝置的結(jié)構(gòu)。

如圖6所示，該圖像重建裝置可以包括：重建點確定模塊61、位置確定模塊62、數(shù)據(jù)獲取模塊63和重建處理模塊64。

重建點確定模塊61，用于確定待重建的目標(biāo)面的多個重建點；

位置確定模塊62，用于對于每個所述重建點，確定對應(yīng)所述重建點的數(shù)據(jù)采集位置；

數(shù)據(jù)獲取模塊63，用于獲取所述數(shù)據(jù)采集位置得到的投影數(shù)據(jù)；

重建處理模塊64，用于根據(jù)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，得到重建圖像。

在一個例子中，位置確定模塊62，具體用于：確定所述重建點使用的數(shù)據(jù)范圍，所述數(shù)據(jù)范圍包括多個采樣視角，且每個所述采樣視角的覆蓋范圍包含所述重建點；對于所述數(shù)據(jù)范圍內(nèi)的每個采樣視角，確定所述采樣視角對于所述重建點使用的層位置和通道位置；

所述數(shù)據(jù)獲取模塊63，具體用于：獲取對應(yīng)于所述采樣視角、層位置和通道位置的投影數(shù)據(jù)。

在一個例子中，位置確定模塊62，在用于確定所述采樣視角對于所述重建點使用的層位置和通道位置時，包括：根據(jù)所述重建點的坐標(biāo)和采樣視角對應(yīng)的采樣角度，得到所述通道位置；根據(jù)所述通道位置、重建點的坐標(biāo)、采樣角度、球管旋轉(zhuǎn)半徑和檢測器參數(shù)，確定所述層位置。

在一個例子中，重建點確定模塊61，具體用于根據(jù)所述目標(biāo)面對應(yīng)的掃描部位的生理特點，確定所述重建點。

在一個例子中，重建點確定模塊61，具體用于：獲取可視化確定的所述目標(biāo)面的范圍；根據(jù)視野和重建間隔，確定所述目標(biāo)面的所述重建點。

在不同的例子中，所述機(jī)器可讀存儲介質(zhì)502可以是：RAM(Radom Access Memory，隨機(jī)存取存儲器)、易失存儲器、非易失性存儲器、閃存、存儲驅(qū)動器(如硬盤驅(qū)動器)、固態(tài)硬盤、任何類型的存儲盤(如光盤、dvd等)，或者類似的存儲介質(zhì)，或者它們的組合。

以上所述僅為本公開的較佳實施例而已，并不用以限制本公開，凡在本公開的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本公開保護(hù)的范圍之內(nèi)。