[发明专利]PET中利用图像总变化约束的基于优化的重建

权利要求书

1.一种发射成像设备，包括：

发射成像扫描器(10)，其包括用于采集发射成像数据的辐射探测器(12)；

电子数据处理设备(20)，其被编程为通过执行受图像变化性约束||T(u)||≤t₀约束的约束优化程式来重建由所述发射成像扫描器采集的发射成像数据以生成重建图像，其中，t₀是图像变化性约束参数，u是在所述约束优化程式的当前迭代的所述重建图像，T(u)是稀疏化图像变换，并且||…||是输出针对经变换的图像T(u)的严格正标量值的范数；以及

显示设备(34)，其被连接以显示所述重建图像。

2.根据权利要求1所述的发射成像设备，其中，所述范数||…||是图像总变化范数||…||_TV。

3.根据权利要求1-2中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述稀疏化图像变换T(u)是小波、曲线或傅立叶变换。

4.根据权利要求1-2中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述稀疏化图像变换是其中，是高斯模糊矩阵。

5.如权利要求1所述的发射成像设备，其中，所述图像变化性约束是图像总变化约束||f||_TV≤t₀，其中，t₀是总变化约束参数，并且f是由定义的潜像，其中，为不是单位矩阵的高斯模糊矩阵。

6.根据权利要求4-5中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述高斯模糊矩阵由高斯函数定义，所述高斯函数的标准偏差的单位是根据图像体素大小来定义的。

7.根据权利要求1-6中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述约束优化程式具有以下形式：

其受||T(u)||≤t₀和[T(u)]_j≥0约束

其中，g_m表示所述发射成像数据，g(u)表示所述发射成像扫描器(10)的数据模型，所述数据模型将在所述约束优化程式的所述当前迭代的所述重建图像u变换成发射成像数据，D(g_m，g(u))表示所述g_m与g(u)之间的数据保真度的度量，并且[T(u)]_j≥0是正性约束。

8.根据权利要求1-6中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述约束优化程式具有以下所述形式：

其受||f||_TV≤t₀和f_j≥0约束

其中，g_m表示所述发射成像数据，g(u)表示所述发射成像扫描器(10)的数据模型，所述数据模型将在所述约束优化程式的所述当前迭代的所述重建图像u变换成发射成像数据，D(g_m，g(u))表示所述g_m与g(u)之间的数据保真度的度量，||f||_TV≤t₀是图像总变化约束，其中，t₀是总变化约束参数，f是由定义的潜像，其中，为不是单位矩阵的高斯模糊矩阵，并且f_j≥0是正性约束。

9.根据权利要求7-8中的任一项所述的发射成像设备，其中，D(g_m，g(u))是Kullback-Leibler(KL)散度。

10.根据权利要求1-9中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述发射成像扫描器(10)是正电子发射断层摄影(PET)扫描器、飞行时间正电子发射断层摄影(TOF-PET)扫描器、或单光子发射计算机断层摄影(SPECT)伽玛相机。

11.根据权利要求1-9中的任一项所述的发射成像设备，其中，所述发射成像扫描器是包括PET辐射探测器的孔环(12)的正电子发射断层摄影(PET)扫描器(10)，并且所述发射成像数据包括响应线(LOR)数据。