1.一种重建内部感兴趣区域图像的方法,其特征在于,包括:(a)使用CT设备采用低剂量的扫描剂量扫描对象的内部感兴趣区域;
(b)获取通过内部感兴趣区域的所有射线投影形成的投影图像,并获取所述投影图像的噪声权值矩阵;
噪声权值矩阵可表示为如下所示的式(1);
其中,B表示噪声权值矩阵,y表示用于指示所述投影图像的矩阵,diag表示求取对角矩阵的运算符, f和η与扫描对象的CT设备有关,可根据扫描剂量确定f,根据探测器的参数确定η;
(c)基于所述投影图像、所述噪声权值矩阵以及表示CT设备的系统参数的系统矩阵来构建关于内部感兴趣区域图像的重建模型;
在步骤(c)构建的重建模型表示为:
Φ(x)=(y-Ax)TB-1(y-Ax)+λTV(x),其中,y表示用于指示所述投影图像的矩阵,x表示用于指示当前的内部感兴趣区域图像的矩阵,A表示用于指示CT设备的系统参数的系统矩阵,B表示所述噪声权值矩阵,B-1表示噪声权值矩阵B的逆运算,T表示关于矩阵的转置运算符,(y-Ax)TB-1(y-Ax)为数据保真项,TV(x)表示x的全变分函数,λ为预设的正则化系数;
TV(x)采用高阶的全变分函数的形式,
其中,xs,t表示x中位于第s行、第t列的元素,xs-1,t表示x中位于第s-1行、第t列的元素,xs,t-1表示x中位于第s行、第t-1列的元素,δ为预设的常数,δ∈(10-8,0);
系统矩阵A通过采用射线驱动方法、像素驱动方法或面积驱动方法来获得;(d)通过对所述重建模型进行优化求解来获取重建的内部感兴趣区域图像;
在步骤(d)中,通过基于梯度下降的迭代运算来对重建模型进行最小化求解,以获取重建的内部感兴趣区域图像;
在基于梯度下降的迭代运算中,迭代关系式表示为:
其中,η表示预设的指示迭代收敛速度的加速因子, B-1表示B的逆运算结果,T表示关于矩阵的转置运算符,n表示迭代运算的次数,xn和xn-1分别表示用于指示第n次和第n-1次迭代运算下的内部感兴趣区域图像的矩阵;
在步骤(d)中,当满足终止条件时,停止迭代运算,其中,终止条件为以下条件中的任意一个:迭代运算的次数达到预定次数、相邻两次迭代运算对应的内部感兴趣区域图像的预定属性值的差值达到预定值、当前的内部感兴趣区域图像达到预定质量;
xn的初始值x0表示为以下任意一项:元素全为零的矩阵、元素全为1的矩阵、指示将所述投影图像按滤波反投影方法重建的图像的矩阵。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,在步骤(a)中,扫描对象的扫描方式为平行束、扇束或锥束;扫描对象的扫描轨道为圆轨道、螺旋扫描轨道或多源静态扫描轨道。
3.一种在CT设备中重建内部感兴趣区域图像的系统,其特征在于,包括:第一装置,使用CT设备采用低剂量的扫描剂量扫描对象的内部感兴趣区域;
第二装置,获取通过内部感兴趣区域的所有射线投影形成的投影图像,并获取所述投影图像的噪声权值矩阵;
噪声权值矩阵可表示为如下所示的式(1);
其中,B表示噪声权值矩阵,y表示用于指示所述投影图像的矩阵,diag表示求取对角矩阵的运算符, f和η与扫描对象的CT设备有关,可根据扫描剂量确定f,根据探测器的参数确定η;
第三装置,基于所述投影图像、所述噪声权值矩阵以及表示CT设备的系统参数的系统矩阵来构建关于内部感兴趣区域图像的重建模型;
构建的重建模型表示为:
Φ(x)=(y-Ax)TB-1(y-Ax)+λTV(x),其中,y表示用于指示所述投影图像的矩阵,x表示用于指示当前的内部感兴趣区域图像的矩阵,A表示用于指示CT设备的系统参数的系统矩阵,B表示所述噪声权值矩阵,B-1表示噪声权值矩阵B的逆运算,T表示关于矩阵的转置运算符,(y-Ax)TB-1(y-Ax)为数据保真项,TV(x)表示x的全变分函数,λ为预设的正则化系数;
TV(x)采用高阶的全变分函数的形式,
其中,xs,t表示x中位于第s行、第t列的元素,xs-1,t表示x中位于第s-1行、第t列的元素,xs,t-1表示x中位于第s行、第t-1列的元素,δ为预设的常数,δ∈(10-8,0);
系统矩阵A通过采用射线驱动方法、像素驱动方法或面积驱动方法来获得;
第四装置,通过对所述重建模型进行优化求解来获取重建的内部感兴趣区域图像;通过基于梯度下降的迭代运算来对重建模型进行最小化求解,以获取重建的内部感兴趣区域图像;
在基于梯度下降的迭代运算中,迭代关系式表示为:
-1
其中,η表示预设的指示迭代收敛速度的加速因子, B 表示B的逆运算结果,T表示关于矩阵的转置运算符,n表示迭代运算的次数,xn和xn-1分别表示用于指示第n次和第n-1次迭代运算下的内部感兴趣区域图像的矩阵;
当满足终止条件时,停止迭代运算,其中,终止条件为以下条件中的任意一个:迭代运算的次数达到预定次数、相邻两次迭代运算对应的内部感兴趣区域图像的预定属性值的差值达到预定值、当前的内部感兴趣区域图像达到预定质量;
xn的初始值x0表示为以下任意一项:元素全为零的矩阵、元素全为1的矩阵、指示将所述投影图像按滤波反投影方法重建的图像的矩阵。