[发明专利]一种提高锥形束SPECT成像分辨率的方法

摘要

本发明公开的一种提高锥形束SPECT成像分辨率的方法，涉及一种SPECT成像方法，属于医学图像重建领域。本发明公开的一种提高锥形束SPECT成像分辨率的方法，包括如下步骤：在不改变检测器中准直器孔径大小的前提下进行低分辨率投影图采集；由于多幅低分辨率图像都对同一目标进行成像，但相互之间又包含不同的投影数据信息，通过对采集到的多幅低分辨率投影数据进行处理，得到每个角度下的高分辨率投影数据；由此能够从多幅低分辨率投影中重建出高分辨率SPECT图像，即提高相应重建SPECT图像的分辨率。因此，本发明能够在不改变检测器中准直器孔径大小的前提下，提高SPECT图像的分辨率。

主权项

1.一种提高锥形束SPECT成像分辨率的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、低分辨率投影图采集；在不改变检测器中准直器孔径大小的前提下，检测器绕物体进行旋转，每次旋转角度，N为检测器绕物体旋转的次数；在每个角度下，分别在其所在位置平面测得一组投影数据，每组投影数据包含M个投影数据，单个旋转角度测量每组M个投影数据结束后，检测器绕物体继续旋转角度，进行下一个角度测量，直至2π范围内的N个角度都测量完毕；步骤二、对步骤一中检测器绕物体进行旋转，每次旋转角度，每个角度下采集到的M幅低分辨率图像进行处理，由于多幅低分辨率图像都对同一目标进行成像，但相互之间又包含不同的投影数据信息，由此得到每个角度下的高分辨率投影数据；步骤三、根据步骤二得到的高分辨率投影数据重建出高分辨率SPECT图像；步骤一中所述的单个旋转角度测量每组M个投影数据具体采集方法通过方法1实现；方法1：检测器在其所在的平面内绕检测器中心旋转，共需要旋转M次，每次旋转后采集单个投影数据，并记录每次旋转的角度；针对方法1中对检测器绕物体旋转后采集到的M幅低分辨率图像进行处理的方法包括如下步骤：记为检测器绕自身旋转的第i个角度下低分辨率检测器测量得到的投影数据，P_Hi为待求的检测器绕自身旋转的第i个角度下高分辨率投影数据；步骤2.1：以检测器所在的平面建立坐标系，坐标系的中心为检测器平面中心；对P_Hi按建立的坐标系进行旋转操作，共需要旋转M次；设旋转第i个角度后的高分辨率投影为P_H(i+1)，则：其中(x,y)为P_Hi中像素点的坐标，(x',y')为P_H(i+1)中像素点的坐标，γ为P_H(i+1)相对于P_Hi旋转的角度；根据公式(4)算得的P_H(i+1)中像素点的坐标(x',y')，由双线性插值公式求得P_H(i+1)中每个点的像素值；步骤2.2：将每个低分辨率区域对应的高分辨率区域块的所有像素按照公式(5)叠加，即对P_H(i+1)进行降采样得到P_L(i+1)；步骤2.3：将经步骤2.2降采样得到的低分辨率图像与直接采集到的低分辨率图像按照公式(6)进行比较，求得真实低分辨率投影与目前低分辨率率投影的差值ΔP_L(i+1)；步骤2.4：将经步骤2.3得到的对应像素点的差值乘以每次调节的步长作为调节权重，得到对高分辨率图像的调节权重如公式(7)所示；x'＝x×DE+i(i＝0,1,2…(DE‑1))y'＝y×DE+i(i＝0,1,2…(DE‑1))求得P_H(i+1)中每个点的调节权重ΔP_H(i+1)，其中step为每次的调节步长，调节步长一般在0到1之间取值；步骤2.5：由步骤2.4得到的调节权重ΔP_H(i+1)按照公式(8)更新P_H(i+1)；P_H(i+1)＝P_H(i+1)+ΔP_H(i+1)           (8)步骤2.6；回到步骤2.1进行下一次旋转角度调节或进行下一次循环，直到达到要求的迭代结束条件，得到满足投影分辨率要求的高分辨率投影图像，结束迭代过程，即得到检测器绕物体旋转时单个角度下的高分辨率投影数据；所述的迭代结束条件为：计算前后两次迭代过程高分辨率图像的差值的二范数，并与结束迭代阈值条件进行比较，从而确定是否结束迭代；所述的迭代阈值条件根据需要获得的高分辨率投影精度而定；步骤一中所述的检测器绕物体旋转的次数N，以及在每个角度下，分别在其所在位置平面测得的投影数据个数M与实际低分辨率图像大小和需获得的高分辨率图像大小有关；若低分辨率检测器分辨率为Ls×Ls个像素，目标获得的高分辨率像素为Hs×Hs个像素，则M、N、Hs、Ls可由公式(1)、(2)、(3)给出；N≥Hs           (1)M≥DE×DE        (3)。