1.一种基于稀疏变换的低剂量CT图像重建方法,其特征在于,包括以下步骤:(1)、改变CT成像设备的射线剂量,利用CT成像设备对待测体进行CT成像,获取一系列的低剂量CT的投影数据yi,i=1,2,…;
(2)、利用siddon算法计算待测体中第j个组织块相对于第i个投影数据yi的贡献值,记为aij,从而得到成像矩阵A;
(3)、获取低剂量CT噪声图像矩阵XLD';
(3.1)、获取训练图像矩阵;
从CT图像数据库中下载一组标准剂量CT图像,构成训练图像矩阵XSD,XSD的每列代表一张CT图像;
(3.2)、模拟低剂量CT图像矩阵XLD;
利用雷登变换模拟出XSD对应的投影数据,记为YSD;
计算低剂量CT图像的投影数据YLD;
2
YLD=YSD+σ·WGN(0,1)
2
其中,σ是控制噪声的参数,WGN(0,1)是均值为0,方差为1的高斯白噪声;
利用反滤波投影法,将低剂量CT图像的投影数据YLD进行图像重建,得到低剂量CT图像矩阵XLD;
(3.3)、模拟低剂量CT噪声图像矩阵XLD';
将训练图像矩阵XSD与低剂量CT图像矩阵XLD做差,得到只包含有低剂量CT图像噪声数据的噪声图像矩阵XLD';
XLD'=XSD‑XLD
(4)、构建结构组织稀疏变换矩阵Ω和噪声稀疏变换矩阵Ω'模型;
其中,λ和γ为大于零的常数,N'是矩阵XSD和XLD'中标准剂量CT图像和低剂量CT噪声图像的数量;Z、Z'分别是XSD、XLD'的稀疏表示,zi和zi'对应每张标准剂量CT图像和低剂量CT噪声图像的稀疏表示,分别为Z和Z'的列向量;
(5)、构建目标函数
其中,R1(x)和R2(x)分别为通过训练获得的全剂量稀疏变换模型和噪声稀疏变换模型,o ox表示待求解的重建图像,x为初始图像,W=diag{wi},wi=exp(‑yi),Pjx和Pj(x‑x)表示对o ox和x‑x 进行块提取的操作,N为图像块的个数,zj”和zj”'为Pjx和Pj(x‑x)在组织结构稀疏变换矩阵Ω和噪声稀疏变换矩阵Ω'情况下的稀疏表示,b为权重系数;
(6)、采用惩罚加权最小二乘重构算法对目标函数进行求解,得到重构后的低剂量CT图像x;
其中,所述权重系数b的具体计算公式为:其中,t表示当前迭代次数,T为惩罚加权最小二乘重构算法的迭代次数。