一种图像重建方法、装置、存储介质及电子设备与流程

1.本技术涉及断层扫描技术领域，尤其涉及一种图像重建方法、装置、存储介质及电子设备。


背景技术：

2.随着ct技术的快速发展，多排ct越来越常见。风车伪影在多排ct中是一种常见的伪影，该伪影的表现为白黑条交替出现，并且白黑条的数量等于探测器层数。目前去除风车伪影的方法主要分为两种，一种主要从硬件出发来提高轴向采样率从而去除风车伪影，如z飞焦点技术，这种方法的缺点为需要硬件的支持设备价格高；另一种主要是从软件出发，通过算法来去除风车伪影。目前的主要算法为对图像进行后处理来去除，缺陷为去除效果不是非常理想。
3.由此，亟需一种图像重建方法，以此来获得去除风车伪影后的图像。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明提供了一种图像重建方法、装置、存储介质及电子设备，主要目的在于解决目前图像重建过程中风车伪影去除不够精确的问题。
5.为解决上述问题，本技术提供一种图像重建方法，包括：
6.获取原始扫描图像，所述原始扫描图像为三维立体图像；
7.对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像，所述第一状面为矢状面或冠状面；
8.对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
9.基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
10.可选的，所述目标高频成分还包括与所述第二状面对应的第二高频成分；在获得重建后的第一目标图像之后，所述方法还包括：
11.对所述第一目标图像的第二状面进行第二高频成分去除处理，获得处理后的第二图像，所述第二状面为矢状面或冠状面，且所述第二状面与所述第一状面不同；
12.基于所述目标高频成分中的所述第二高频成分对所述第二图像进行补偿，获得第二目标图像。
13.可选的，所述方法还包括：
14.以z向采样加倍的方式确定目标螺距；
15.基于所述目标螺距对目标对象进行扫描获得扫描数据；
16.基于所述扫描数据进行图像重建获得所述原始扫描图像。
17.可选的，所述以z向采样加倍的方式确定目标螺距具体包括：
18.获取探测器中探测单元的总数；
19.确定目标移动层数；所述目标移动层数为扫描一圈，扫描床相对于探测器移动的
层数；
20.基于所述探测器中探测单元的总数以及所述目标移动层数，利用预定的公式计算获得所述目标螺距；
21.所述预定计算公式为：
22.其中，p表示目标量螺距；m表示目标移动层数；n表示探测器中探测单元的总数。
23.可选的，所述第一高频成分去除处理的方式包括z向滤波方式或tv降噪方式；所述第二高频成分去除处理的方式包括z向滤波方式或tv降噪方式。
24.为解决上述技术问题，本技术提供一种图像重建装置，包括：
25.获取模块，用于获取原始扫描图像，所述原始扫描图像为三维立体图像；
26.去除模块，用于对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像，所述第一状面为矢状面或冠状面；
27.提取模块，用于对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
28.补偿模块，用于基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
29.可选的，所述目标高频成分还包括与所述第二状面对应的第二高频成分；
30.所述去除模块还用于：对所述第一目标图像的第二状面进行第二高频成分去除处理，获得处理后的第二图像，所述第二状面为矢状面或冠状面，且所述第二状面与所述第一状面不同；
31.所述补偿模块还用于：基于所述目标高频成分中的所述第二高频成分对所述第二图像进行补偿，获得第二目标图像。
32.可选的，图像重建装置还包括确定模块，所述确定模块用于：以z向采样加倍的方式确定目标螺距；所述获取模块用于：基于所述目标螺距对目标对象进行扫描获得扫描数据；基于所述扫描数据进行图像重建获得所述原始扫描图像。
33.为解决上述问题，本技术提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述任一项所述图像重建方法的步骤。
34.为解决上述问题，本技术提供一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现上述任一项所述图像重建方法的步骤。
35.本技术中的图像重建方法、装置、存储介质以及电子设备，通过对三维立体的原始扫描图像进行矢状面或冠状面的高频成分处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的与矢状面或冠状面对应的轴向图像的高频信息补偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度，使得重建后的图像更加清楚。
36.上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
37.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
38.图1为本技术实施例一种图像重建方法的流程图；
39.图2为本技术另一实施例一种图像重建方法的流程图；
40.图3为本技术又一实施例一种图像重建方法的流程图；
41.图4为本技术又一实施例z向采样分布示意图；
42.图5为本技术另一实施例一种图像重建装置的流程图。
43.图6a为未去除风车伪影的原始扫描图像中的横断面对应的图像；
44.图6b为采用本技术中的方法去除风车伪影后的第二目标图像中横断面对应的图像；
45.图7a为未去除风车伪影的原始扫描图像中的横断面对应的图像；
46.图7b为采用本技术中的方法去除风车伪影后的第二目标图像中横断面对应的图像；
47.图8a为未去除风车伪影的原始扫描图像中的矢状面对应的图像；
48.图8b为采用本技术中的方法去除风车伪影后的第二目标图像中矢状面对应的图像；
49.图9a为未去除风车伪影的原始扫描图像中的冠状面对应的图像；
50.图9b为采用本技术中的方法去除风车伪影后的第二目标图像中冠状面对应的图像。
具体实施方式
51.此处参考附图描述本技术的各种方案以及特征。
52.应理解的是，可以对此处申请的实施例做出各种修改。因此，上述说明书不应该视为限制，而仅是作为实施例的范例。本领域的技术人员将想到在本技术的范围和精神内的其他修改。
53.包含在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本技术的实施例，并且与上面给出的对本技术的大致描述以及下面给出的对实施例的详细描述一起用于解释本技术的原理。
54.通过下面参照附图对给定为非限制性实例的实施例的优选形式的描述，本技术的这些和其它特性将会变得显而易见。
55.还应当理解，尽管已经参照一些具体实例对本技术进行了描述，但本领域技术人员能够确定地实现本技术的很多其它等效形式。
56.当结合附图时，鉴于以下详细说明，本技术的上述和其他方面、特征和优势将变得更为显而易见。
57.此后参照附图描述本技术的具体实施例；然而，应当理解，所申请的实施例仅仅是本技术的实例，其可采用多种方式实施。熟知和/或重复的功能和结构并未详细描述以避免不必要或多余的细节使得本技术模糊不清。因此，本文所申请的具体的结构性和功能性细
节并非意在限定，而是仅仅作为权利要求的基础和代表性基础用于教导本领域技术人员以实质上任意合适的详细结构多样地使用本技术。
58.本说明书可使用词组“在一种实施例中”、“在另一个实施例中”、“在又一实施例中”或“在其他实施例中”，其均可指代根据本技术的相同或不同实施例中的一个或多个。
59.本技术实施例提供一种图像重建方法，如图1所示，包括如下步骤，
60.步骤s101，获取原始扫描图像，所述原始扫描图像为三维立体图像；
61.本步骤在具体实施过程中，具体可以按照预定的扫描参数对目标对象进行扫描，获得扫描数据，然后对扫描数据进行图像重建以此来获得所述原始扫描图像。在设定扫描参数时，具体可以以z向(沿扫描床方向)采样加倍为目的来设定扫描参数。
62.步骤s102，对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像，所述第一状面为矢状面或冠状面；
63.本步骤在获得原始扫描图像后，就可以对该图像进行矢状面的高频成分去除操作，或对该图像进行冠状面的高频成分去除操作，获得第一图像，该第一图像也为三维立体图像。本步骤中，具体可以采用z向滤波方式或者tv降噪方式来去除矢状面或冠状面的高频成分。
64.步骤s103，对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
65.本步骤中，当步骤s102中是对矢状面进行高频成分去除操作时，则对原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，该目标高频成分中包括与所述矢状面对应的第一高频成分；当步骤s102中是对冠状面进行高频成分去除操作时，则对原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，该目标高频成分包括与所述冠状面对应的第一高频成分。
66.步骤s104，基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
67.本步骤在具体实施过程中，具体可以通过图像融合的方式，来将目标高频信息补偿到处理后的图像中，以此来获得的去除风车伪影后的目标图像。
68.本技术中的图像重建方法，通过对三维立体的原始扫描图像进行矢状面或冠状面的高频成分去除处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的与矢状面或冠状面对应的轴向图像的高频信息补偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度，使得重建后的图像更加清楚、完整。
69.本技术另一实施例提供一种图像重建方法，如图2所示，包括如下步骤，
70.步骤s201，获取原始扫描图像，所述原始扫描图像为三维立体的图像；
71.步骤s202，对所述原始扫描图像的第一状面进行高频成分去除处理，获得处理后的第一图像，所述第一状面为矢状面或冠状面；
72.步骤s203，对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，所述目标高频成分中包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
73.本步骤在具体实施过程中，例如可以采用高通滤波方式来提取获得目标高频成分，即提取获得包含与第一状面对应的第一高频成分。
74.步骤s204，基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像；
75.步骤s205，对所述第一目标图像的第二状面进行第二高频成分去除处理，获得处
理后的第二图像，所述第二状面为矢状面或冠状面，且所述第二状面与所述第一状面不同；
76.步骤s206，基于所述目标高频成分中的所述第二高频成分对所述第二图像进行补偿，获得第二目标图像。
77.本实施例在具体实施过程中，具体可以通过图像融合的方式，来将第一高频信息以及第二高频信息补偿到处理后的图像中，以此来获得的去除风车伪影后的第二目标图像。
78.本实施例在具体实施过程中，在获得原始扫描图像后，也可以直接对所述原始扫描图像依次进行矢状面的高频成分去除处理以及冠状面的高频成分去除处理，获得处理后的图像。例如，对原始扫描图像进行矢状面的高频成分去除操作，获得第一图像。然后直接对该第一图像进行冠状面的高频成分去除操作，以此来获得处理后的第二图像，该第一图像和第二图像均为三维立体图像。后续在利用目标高频成分中的第一高频成分以及第二高频成分依次进行补偿操作，由此就可以获得第二目标图像。本步骤中，具体可以采用z向滤波方式或者tv降噪方式来去除矢状面以及冠状面的高频成分。
79.本实施例中，以采用z向滤波方式来去除矢状面以及冠状面的高频成分为例，进行具体说明，获取目标图像的具体过程为：
80.(1)令i(x,y,z)为原始扫描图像，i
矢
(x,y,z)为矢状面去除高频成分后的第一图像，则i
矢
(x,y,z)可以采用如下公式来获得：
[0081][0082]
其中；x’表示该x这个维度固定，u是图像变量；
▽
u指的是图像的差分；λ指的是tv方法的正则向参数。
[0083]
(2)在i
矢
(x,y,z)基础上去除冠状面的高频成分得到第二图像i
矢冠
(x,y,z)，具体可以采用如下公式来获得：
[0084][0085]
(3)在原始图像i(x,y,z)中提取轴向(冠状面)图像的目标高频成分，获得包含第一高频成分以及第二高频成分的目标高频成分h
轴
(x,y,z)，具体的可以采用如下方式来获得：
[0086]h轴
(x,y,z)＝i(x,y,z)-i
轴
(x,y,z)
[0087][0088]
其中，i
轴
表示轴向图像；u表示图像变量；
▽
u表示图像的差分；λ表示tv方法的正则向参数。
[0089]
(4)将轴向的目标高频成分补偿到i
矢冠
(x,y,z)上得到目标图像i
new
(x,y,z)，具体可以采用如下公式来进行补偿。
[0090]inew
(x,y,z)＝i
矢冠
(x,y,z) h
轴
(x,y,z)
[0091]
本技术中，利用风车伪影在图像域具有在轴向(xy方向)图像上表现为低频成分，在矢状面(yz方向)和冠状面(xz方向)上表现为高频成分的特性，可以对原始扫描图像进行矢状面和冠状面的高频成分处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的
轴向图像的高频信息补偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度。
[0092]
本技术在上述实施例的基础上，为了提高风车伪影的去除效果，本技术又一实施例提供一种图像重建方法，具体可以如图3所示，包括如下步骤：
[0093]
步骤s301，以z向采样加倍的方式确定目标螺距；基于所述目标螺距对目标对象进行扫描获得扫描数据；基于所述扫描数据进行图像重建获得原始扫描图像。
[0094]
本步骤中，z向表示沿扫描床长度方向。在确定螺距时，具体可以采用如下方式来获取：获取探测器中探测单元的总数；确定目标移动层数；所述目标移动层数为扫描一圈，扫描床相对于探测器移动的层数；基于所述探测器中探测单元的总数以及所述目标移动层数，利用预定的计算公式来计算获得目标螺距。所述预定计算公式为：其中，p表示目标量螺距；m表示目标移动层数；n表示探测器中探测单元的总数。
[0095]
本步骤中，以z向采样加倍的方式可以实现螺旋扫描时当前扫描和其对面的扫描在z向采样刚好交叉/交替分布(即当前扫描和其对面的扫描在z向采样上的扫描边界重叠，此重叠可以表示为实际重叠，或者距离相差200微米以内)，以此来达到z向采样加倍的效果。因为光源点运动轨迹s
θ
为：
[0096][0097]
因此，要想通过对面来达到探测器采样加倍，需要满足以下关系：
[0098][0099]
其中，m＝0，1，
…
，(n-1)/2；m表示扫描一圈，扫描床相对于探测器移动的层数；θ表示旋转角；p表示螺距；t表示相邻两个探测单元之间的距离；n表示探测单元总数；r表示光源点到旋转中心的距离。
[0100]
由此，当螺距满足如下关系时，z向采样能够得到加倍。
[0101][0102]
本步骤中，以n＝16，设定m＝4，然后计算获得目标螺距，以目标螺距进行扫描后即可获得如图4所示的z向采样分布的示意图。图3中，点
“●”
、点“ο”以及点“*”分别代表(θ-π，θ，θ π)z向的采样。
[0103]
步骤s302，对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像；所述第一状面为矢状面或冠状面；
[0104]
步骤s303，对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分；所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
[0105]
步骤s304，基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像；
[0106]
步骤s305，对所述第一目标图像的第二状面进行第二高频成分去除处理，获得处
理后的第二图像，所述第二状面为矢状面或冠状面，且所述第二状面与所述第一状面不同；
[0107]
步骤s306，基于所述目标高频成分中的所述第二高频成分对所述第二图像进行补偿，获得第二目标图像；
[0108]
本步骤中，第二高频成分为与第二状面对应的高频成分。
[0109]
本技术中，通过采用数据采集方式与图像域相结合的方式来去除风车伪影，数据采集方式主要是指通过选取合适的扫描参数来使得z向采样加倍，从而减轻部分风车伪影。图像域方式主要利用风车伪影在轴向(xy方向)图像上表现为低频成分，在矢状面(yz方向)和冠状面(xz方向)上表现为高频成分的特性进行去除。即通过两者结合，能够更加精确的去除风车伪影，在保持图像分辨率不变的同时，使得去除风车伪影的效果更加理想，进而使得重建后的图像更加清楚，具体可以参加图6、图7、图8以及图9中a、b所示的去除风车伪影前后的对比图。即图6a、7a、8a、以及9a中箭头指向的位置/画圈的位置表示未去除的风车伪影。
[0110]
本技术另一实施例提供一种图像重建装置，如图5所示，包括：
[0111]
获取模块1，用于获取原始扫描图像，所述原始扫描图像为三维立体图像；
[0112]
去除模块2，用于对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像，所述第一状面为矢状面或冠状面；
[0113]
提取模块3，用于对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分，所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
[0114]
补偿模块4，用于基于所述目标高频成分对所述第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
[0115]
本实施例在具体实施过程中，所述目标高频成分还包括与所述第二状面对应的第二高频成分；对所述第一目标图像的第二状面进行第二高频成分去除处理，获得处理后的第二图像；所述第二状面为矢状面或冠状面，且所述第二状面与所述第一状面不同；所述补偿模块还用于：基于所述目标高频成分中的所述第二高频成分对所述第二图像进行补偿，获得第二目标图像。
[0116]
具体的，本实施例中图像重建装置还包括确定模块，所述确定模块，用于以z向采样加倍的方式确定目标螺距；所述获取模块具体用于：基于所述目标螺距对目标对象进行扫描获得扫描数据；基于所述扫描数据进行图像重建获得所述原始扫描图像。
[0117]
具体的，所述确定模块具体用于：获取探测器中探测单元的总数；确定目标移动层数；所述目标移动层数为扫描一圈，扫描床相对于探测器移动的层数；基于所述探测器中探测单元的总数以及所述目标移动层数，利用预定的公式计算获得所述目标螺距。所述预定计算公式为：其中，p表示目标量螺距；m表示目标移动层数；n表示探测器中探测单元的总数。
[0118]
具体的，所述去除模块，具体用于：基于z向滤波方式对所述原始扫描图像依次进行矢状面高频成分去除处理以及冠状面高频成分去除处理；或者采用tv降噪方式对所述原始扫描图像依次进行矢状面高频成分去除处理以及冠状面高频成分去除处理。
[0119]
本技术中通过对三维立体的原始扫描图像进行矢状面或冠状面的高频成分去除处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的轴向图像的目标高频信息补
偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度。
[0120]
本技术另一实施例提供一种存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如下方法的步骤：
[0121]
步骤一、获取原始扫描图像；所述原始扫描图像为三维立体图像；
[0122]
步骤二、对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像；所述第一状面为矢状面或冠状面；
[0123]
步骤三、对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分；所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
[0124]
步骤四、基于所述目标高频成分对所述处理后的第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
[0125]
上述方法步骤的具体实施过程可参见上述任一图像重建方法的实施例，本实施例在此不再重复赘述。
[0126]
本技术中通过对三维立体的原始扫描图像进行矢状面或冠状面的高频成分去除处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的轴向图像的目标高频信息补偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度，使得重建后的图像更加清楚、完整。
[0127]
本技术另一实施例提供一种电子设备，至少包括存储器、处理器，所述存储器上存储有计算机程序，所述处理器在执行所述存储器上的计算机程序时实现如下方法的步骤：
[0128]
步骤一、获取原始扫描图像；所述原始扫描图像为三维立体图像；
[0129]
步骤二、对所述原始扫描图像的第一状面进行第一高频成分去除处理，获得处理后的第一图像；所述第一状面为矢状面或冠状面；
[0130]
步骤三、对所述原始扫描图像进行横断面高频成分提取，获得目标高频成分；所述目标高频成分中至少包括与所述第一状面对应的第一高频成分；
[0131]
步骤四、基于所述目标高频成分对所述处理后的第一图像进行补偿，获得第一目标图像。
[0132]
上述方法步骤的具体实施过程可参见上述任一图像重建方法的实施例，本实施例在此不再重复赘述。
[0133]
本技术中通过对三维立体的原始扫描图像进行矢状面或冠状面的高频成分去除处理，获得处理后的图像，然后再将从原始扫描图像中提取的轴向图像的目标高频信息补偿到处理后的图像上，由此能够获得完整的、去除风车伪影后的图像，提高了风车伪影去除的精确度，使得重建后的图像更加清楚、完整。
[0134]
以上实施例仅为本技术的示例性实施例，不用于限制本技术，本技术的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本技术的实质和保护范围内，对本技术做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本技术的保护范围内。