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专利号: 2016104284707
申请人: 赣南师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于,包括如下步骤:(1)获取CT设备的系统参数和低剂量扫描协议下的投影数据qe;

(2)对(1)中获取的投影数据qe进行系统校正和对数变换后得到投影数据y,y={y1,y2,...,yM},i=1,2,……,M,yi是投影数据y的第i个分量,M是正整数,M是投影数据y的分量的个数;对y进行逐个数据点上的方差 估计,获得每个点上的方差集合(3)根据(2)中得到的方差 建立广义惩罚加权最小二乘的低剂量CT重建模型;

(4)对(3)中的低剂量CT重建模型进行求解,建立算法的全局收敛性以收敛点作为解,再进行图像重建,得到最终的CT重建图像;

所述步骤(4)具体是通过交替方向优化算法对(3)中的低剂量CT重建模型进行求解,具体是:引入变量p,得到

其中, β1为超参数,β1>0, I为单位矩阵,根据式(Ⅳ),将式(Ⅰ)写成如下形式:

其中,J(p,q)是

关于p和q的函数,

β2为超参数,β2>0,R(q)是惩罚项;

(4.1)给定初始点q0=y,令k=0,k是迭代次数,k+1表示第k+1次迭代;

(4.2)使用交替方向法依次求pk+1和qk+1,其中,SG(qk)表示式(Ⅴ)中对p的优化解,SR(pk+1)表示式(Ⅴ)中对q的优化解;q为投影数据中像素值;

(4.3)判断是否满足迭代终止条件: 如果满足迭代终止条件,则停止迭代,进入步骤(4.5),否则进入步骤(4.4);

(4.4)令k=k+1,进入步骤(4.2);

(4.5)式Ⅵ(a)中的目标函数为光滑的二次凸函数,对Ⅵ(a)式求导并令其为零,得到Ⅵ(a)的解为

2.根据权利要求1所述的基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于,步骤(1)中获取CT设备的系统参数包括X射线入射光子强度I0和系统电子噪声的方差

3.根据权利要求2所述的基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于,步骤(2)中的对y进行逐个数据点上的方差 估计具体是采用基于小邻域图像的局部方差估计或者基于CT投影数据噪声特性的方差估计。

4.根据权利要求1至3任意一项所述的基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于:所述步骤(3)中建立的低剂量CT重建模型为:

其中,“T”表示转置运算, I为单位矩阵,

R(q)的表达式为:

其中,Ni为投影数据中第i个像素的一阶邻域,qi为投影数据中第i个像素值,qm为投影数据中第i个像素的邻域的像素值,ωim表示qi的一阶邻域内的qm所占的权重,并且ωim在水平方向取值为1,在垂直方向取值为0.25。

5.根据权利要求4所述的基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于,所述步骤(4)具体是通过交替方向优化算法对(3)中的低剂量CT重建模型进行求解。

6.根据权利要求5所述的基于广义惩罚加权最小二乘的X射线CT图像重建方法,其特征在于,所述步骤(4)中,具体通过滤波反投影方法进行图像重建,得到最终的CT重建图像。