[发明专利]前向投影设备

说明书

技术领域

本发明涉及前向投影（forward projection）设备、前向投影方法、以及用于执行穿过图像的前向投影的计算机程序。本发明还涉及用于迭代地重建感兴趣的区域的图像且包括该前向投影设备的重建设备，以及用于生成感兴趣的区域的图像且包括该重建设备和用于采集投影数据的采集单元的成像设备。

背景技术

为了根据能够通过使用计算机断层摄影系统采集的投影数据来迭代地重建图像，在迭代步骤中，能够执行穿过实际图像的前向投影，用于生成模拟的投影数据，能够确定模拟的投影数据与采集的投影数据之间的差，并且能够对该差进行后向投影，用于更新实际图像。能够执行这些迭代步骤中的数个步骤直至满足终止条件。

能够如P.M.Joseph的以下论文中公开的那样实施前向投影：“An Improved Algorithm for Reprojecting Rays Through Pixel Images”,IEEE TMI,MI-1,第192-196页(1982)，其中，图像分成布置在矩形网格中的图像元，并且其中，内插核用于内插沿平行于网格的主轴的线布置的图像元，以计算位于沿以执行前向投影的射线上的内插值。对位于相同射线上的内插值求和，用于生成投影值。对数条射线确定的投影值形成模拟的投影数据。

使用上述前向投影的迭代重建可以导致图像伪影，由此降低重建的图像的质量。

发明内容

本发明的目的是提供用于执行穿过图像的前向投影的前向投影设备、前向投影方法、以及计算机程序，其中，能够提高模拟的投影数据的质量，并且从而提高通过使用模拟的投影数据迭代地重建的图像的质量。本发明的另外的目的是提供用于迭代地重建感兴趣的区域的图像且包括该前向投影设备的重建设备，以及用于生成感兴趣的区域的图像且包括该重建设备的成像设备。

在本发明的第一方面，介绍了用于执行穿过图像的前向投影的前向投影设备，其中，所述前向投影设备包括：

-射线提供单元，用于提供穿过所述图像的射线，所述射线是沿从虚构辐射源发出的直线布置的虚构射线，

-内插单元，用于确定位于所提供的射线上的内插值，其中，所述内插单元适于将内插核施加于所述图像的多个图像元以确定所述内插值，

-求和单元，用于对位于相应射线上的所述内插值进行求和，以确定对于所述相应射线的投影值，

其中，提供的射线的数量、所提供的射线之间的射线间隔以及所述内插核的核宽度中的至少之一取决于相对于所述图像的所述图像元之间的有效图像元间隔的射线宽度而变化，其中，所述图像元布置在网格中，并且其中，对于射线的所述有效图像元间隔定义为平行于所述网格的主轴的图像元间隔在垂直于所述射线的线上的投影。

因为提供的射线数量、提供的射线之间的射线间隔以及内插核的核宽度中的至少之一取决于相对于有效图像元间隔的射线宽度而变化，所以能够减少形成投影数据的模拟的投影值中的伪影，并且从而减少通过使用模拟的投影数据迭代地重建的图像中的伪影，由此提高了模拟的投影数据和迭代地重建的图像的质量。例如，如果提供的射线的数量和/或提供的射线之间的射线间隔取决于相对于有效图像元间隔的射线宽度而变化，则能够减少混叠伪影。此外，如果提供的射线之间的射线间隔和/或内插核的核宽度取决于相对于有效图像元间隔的射线宽度而变化，则能够减少由变化的有效核宽度引起的伪影。

虚构辐射源优选地对应于真实辐射源，以模拟真实前向投影。

网格优选地是具有矩形主轴的矩形网格。所述矩形网格能够是二维网格或三维网格。对于射线的有效图像元间隔优选地定义为平行于网格的主轴的图像元间隔在垂直于射线的线上的投影，该主轴能够视为网格的内插轴。内插轴是图像元沿以布置或所平行布置的轴，该图像元用于确定位于相应射线上的内插值，即内插核沿内插轴或平行于内插轴布置。

射线优选地发散，使得射线间隔随距虚构辐射源的距离增大而增大。还有，射线宽度可以随距虚构辐射源的距离增大而增大，或射线宽度可以随距虚构辐射源的距离增大而恒定。