[发明专利]一种基于平板射线源的随机射线成像方法

说明书

一种基于平板射线源的随机射线成像方法，包括(1)设置处于关闭状态的射线源单元数量和产生射线的射线源单元数量；然后使用平板射线源随机产生射线分布，采集得到具有缺失数据的投影；(2)分割出投影中的黑色圆圈所代表的缺失数据；(3)生成一个黑色圆圈的模具并从中提取出每个圆圈的中心；(4)标定出原始投影中黑色圆圈的范围，生成无效投影区域模板，并且分离出有效射线投影；(5)利用有效射线投影，在最小二乘模型上加入一个全变差正则项，然后使用交替方向乘子算法求解最小二乘TV正则化模型，完成图像重建。本发明既能达到降低辐射剂量的目的，又能避免重建图像质量出现较大失真。

技术领域

本发明涉及医学图像处理领域，特别是涉及一种基于平板射线源的随机射线成像方法。

背景技术

锥形束计算机断层扫描(Cone-beam Computed Tomography,CBCT)由于采用锥形束射线源和平板探测器，采集投影速度得到了大幅度加速，并且射线利用率和图像的轴向分辨率也有了很好地提升，使得CBCT在医学、工业等领域广泛应用。目前CBCT是图像引导放射治疗(Image-guided Radiation Therapy,IGRT)领域中应用最广泛的图像引导工具。CBCT可以提供3维内部结构信息来精确定位病人位置。然而，过量的辐射剂量会增加病人的患癌风险。因此，低剂量CT图像重建成为近几年一个关心的焦点。

在低剂量CT图像重建领域，压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论在过去的几十年中已经表现出了巨大潜力，CS可以从很少数量的测量数据中精确地恢复图像信号(Candes E J,Romberg J and Tao T,Robust uncertainty principles:exact signalreconstruction from highly incomplete frequency information,2004,IEEETransactions on Information Theory)。其中一些策略方法是减少CBCT的扫描剂量：例如，降低毫安秒(milliampere second,mAs)，减少投影数量，有限角度扫描等等。还有一种策略是欠采样，可以分为有规律的视图欠采样，有规律的射线欠采样，以及随机射线欠采样。这类方法本质上影响了相应投影矩阵的属性，投影矩阵由从全投影算子中提取的奇异向量所表示的投影算子组成，已经有文献证明随机射线欠采样在保留全投影算子的数学属性方面优于其他两种方法。但是如何在CBCT机器中实现随机射线欠采样目前仍然是个未解决的问题。

因此，针对现有技术不足，提供一种基于平板射线源的随机射线成像方法以克服现有技术不足甚为必要。

发明内容

本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于平板射线源的随机射线成像方法，该基于平板射线源的随机射线成像方法能够在降低辐射剂量的同时保持重建图像的质量。

本发明的上述目的通过如下技术手段实现。

一种基于平板射线源的随机射线成像方法，包括以下步骤：

(1)设置处于关闭状态的射线源单元数量和产生射线的射线源单元数量；

然后使用平板射线源随机产生射线分布，采集得到具有缺失数据的投影；

(2)使用霍夫变换找出每一张投影中的黑色圆圈区域，分割出投影中的黑色圆圈所代表的缺失数据；

(3)根据第(2)步霍夫变换分割出的结果，生成一个黑色圆圈的模具并从中提取出每个圆圈的中心；

(4)用第(3)步的圆圈分布结果标定出原始投影中黑色圆圈的范围，生成无效投影区域模板，并且分离出有效射线投影；

(5)利用有效射线投影，在最小二乘模型上加入一个全变差正则项，然后使用交替方向乘子算法求解最小二乘TV正则化模型，完成图像重建。

优选的，上述步骤(5)具体包括：