[发明专利]基于曲率约束的X射线有限角CT图像重建方法和装置

说明书

本发明公开了一种基于曲率约束的X射线有限角CT图像重建方法和装置，包括：步骤1，输入已知数据集；步骤2，初始化；步骤3，迭代处理估计图像u^(k)，利用有限角CT扫描数据集p，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子R_G来更新估计图像u^(k)，得到u^(k+1/3)＝R_G(u^(k)，p)，R_G为扫描几何参数集G相关的图像重建算子；步骤4，利用梯度的稀疏性约束图像u^(k+1/3)，得到的u^(k+2/3)＝P₁(u^(k+1/3))，P₁为约束图像梯度稀疏性的算子；步骤5，利用边界的光滑性约束图像u^(k+2/3)，得到的图像u^(k+1)＝P₂(u^(k+2/3))，完成一次迭代，P₂为约束图像边界光滑性的算子；步骤6，判断相邻两次迭代图像间的差别是否小于给定阈值，若不满足，转至步骤3，若满足，则终止迭代。本发明能够克服现有的有限角CT图像重建算法中边界模糊或存在阶梯效应的问题。

技术领域

本发明涉及CT图像重建技术领域，特别是关于一种基于曲率约束的X射线有限角CT图像重建方法和装置。

背景技术

工业无损检测中，常遇到电路板、机翼等的检测问题，由于待测物品在某个方向具有较长的边界，可能出现以下情况：1、为了能够重建高分辨率的图像，要求射线源到物品之间的距离较小，为了避免射线源与物品之间的碰撞，扫描过程中转台无法旋转整圈；2、虽然转台能够旋转整圈，但部分X射线由于穿过较长的物体，衰减严重，造成对应角度的探测数据信噪比差而无法使用。这些情况均导致仅能在一定的角度范围内采集得到有效的投影数据。

使用一定角度范围内采集的数据重建得到图像即有限角CT图像重建，隶属于不完全数据图像重建问题。采用传统的图像重建算法(如FDK、SART等)得到的图像，存在部分边界的严重模糊，影响图像质量，进而影响判断。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于曲率约束的X射线有限角CT图像重建方法来克服或至少减轻现有技术的上述缺陷中的至少一个。

为实现上述目的，本发明提供一种基于曲率约束的X射线有限角CT图像重建方法，该方法包括：

步骤1，输入已知数据集：有限角CT扫描获得的数据集p，CT扫描几何参数集G；

步骤2，初始化：初始估计图像u⁽⁰⁾，确定迭代终止阈值ε以及迭代次数上限N；

步骤3，迭代处理估计图像u^(k)，k＝0，1，…，N，利用有限角CT扫描数据集p，通过与扫描几何参数集G相关的图像重建算子R_G来更新估计图像u^(k)，得到u^(k+1/3)＝R_G(u^(k)，p)，其中，R_G表示扫描几何参数集G相关的图像重建算子；

步骤4，利用梯度的稀疏性约束图像u^(k+1/3)，得到的u^(k+2/3)＝P₁(u^(k+1/3))，其中，P₁表示约束图像梯度稀疏性的算子；

步骤5，利用边界的光滑性约束图像u^(k+2/3)，得到的图像u^(k+1)＝P₂(u^(k+2/3))，完成一次迭代，其中，P₂表示约束图像边界光滑性的算子；