医学图像重建算法概述-PPT

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,CT,图像重建算法概述,内容目录,图像重建原理及比尔定律,图像重建过程及相关概念,解析算法,-,滤波反投影,FBP,迭代算法,-ART&OSEM,CT,图像重建原理,：,相同射线强度，,穿过不同,物质，衰减不同，利用这一规律区别人体内的不同物质。,骨骼,软组织,空气,初始强度,比尔定律,：描述,X,射线穿过物体时发生衰减的,规律，如下：,均匀物质，衰减系数,初始强度,穿透强度,长度,L,决定了是什么,物质,u1,u2,u3,u4,un,d,d,d,实际情况：物质并非均匀，组成复杂，因此，我们将物质分成许多小份，即有了体素（像素）的概念，如下,d,：,根据前面公式，即有：,初始强度,穿透强度,1+2+3+,4+5+6,+,n,11,12,13,14,21,22,23,24,31,32,33,34,11+12+13+1n=,21+22+23+2n=,31+32+33+3n=,41+42+43+4n=,51+52+53+5n=,61+62+63+6n=,被,扫描物体,45,1,456,2,101,23,4,5,22,67,2,334,1,43,111,12,45,45,88,1,445,3.3,34,134,23,4,23,1,2,345,2.3,111,0,1,90,23,33,2,456,2,23,11,89,11,11,5,1,678,145,21,7,0,3,12,0,3,12,444,56,9,4,4,45,12,0-10,红色,10-50,蓝,灰色,50-100,灰,蓝色,100-200,浅,蓝色,200,蓝色,CT,值,：实际情况，重建图像显示的并非衰减系数，而是用,CT,值描述，表示如下：,常用,：,人体组织,HU,人体组织,HU,骨密质,1000,脂肪,-100,钙质,60,水,0,脑白质,36,血液,16,脑灰质,24,凝固的血,56-70,图像重建过程及相关概念：,Central Park,投影,图像,反投影,我就是,CT,扫描原始数据（即投影）,医学图像重建,算法之,解析法,。,解析法,是以,中心切片定理为基础,的反投影方法，典型算法如,滤波反投影法,(Filtered Back-Projection,，,FBP),。解析法具有,容易实现,速度较快,且能重建出高质量的图像的特点,但是对投影数据完备性要求高,。,医学图像重建,算法,3,2,4,0,5,4,7,2,解析,算法之,反投影示例（数据完备）,假设，已知：,7,2,7,2,7,2,5,5,4,4,5,4,+,+,3,6,6,0,3,2,4,3,+,3,6,18,15,21,9,6,3,=,9,6,12,0,减去基数,9,3,2,4,0,图像还原,3,2,4,0,5,4,7,2,解析,算法之,反投影示例（数据欠缺）,假设，已知：,7,2,7,2,7,2,5,5,4,4,5,4,+,12,7,11,6,=,3,-2,2,-3,减去基数,9,差距较大,迭代重建算法简述,医学图像重建算法之,迭代法,。,迭代法,迭代法,是利用求解线性方程组来重建图像,，实际是从,幅假设的初始图像出发，采用逐步逼近的方法，将理论投影值同实际测量投影值进行比较，在某种最优化准则指导下寻找最优解。,它,能够在投影数据信噪较低条件下，获得高质量图像,。,X,1,X,2,X,3,X,4,8,9,12,5,X,1,+X,2,=5,X,3,+X,4,=12,X,2,+X,4,=9,X,1,+X,3,=8,X,2,+X,3,=7,X,1,+X,4,=10,迭代,算法简单示例,10,7,X,1,=3,X,2,=2,X,3,=5,X,4,=7,A,）假定一初始图像；,B,）计算该图像投影；,C),同测量投影值对比；,D),计算校正系数并更新初始图像值；,E),满足停步规则时，迭代中止，否则以新的重建图像作为初始图像从,B,步开始。,实际操作中迭代重建算法求解过程,典型迭代重建,示例,5,10,15,20,15,3,5,25,20,25,3,0,这个图像不知道,知道这些,10,10,10,10,20,20,20,20,20,2,0,猜测图像,0.75,1.75,1.25,1.00,1.25,1.50,9.375,14.0625,21.875,32.8125,1,次,迭代,反投影,20,20,20,20,20,2,0,0.75,1.75,1.25,1.00,1.25,1.50,5,10,15,20,15,3,5,25,20,25,3,0,知道,这些,10,10,10,10,20,20,猜测图像,0.75,1.75,7.5,7.5,17.5,17.5,1,次迭代,第一子集,0.75,1.75,这个图像不知道,有序,子集迭代方法示例,7.5,7.5,17.5,17.5,6,9,14,21,二次,迭代,第一子集,0.8,1.2,25,25,5,10,15,20,15,3,5,25,20,25,3,0,原始图像，不知道,知道这些,0.8,1.2,第二子集,有序,子集迭代方法示例,6,9,14,21,5.55,9.783,15.218,19.446,三次迭代,第二子集,1.087,0.926,23,27,5,10,15,20,15,3,5,25,20,25,3,0,知道这些,第三子集,1.087,0.926,这个图像不知道,有序,子集迭代方法示例,图像质量评价：低,&,高,对比度分辨力,低对比度分辨力,（low contrast resolution）,：,又称密度分辨力,（density,resolution）是指在低对比情况下，图像中能够区分物体密度的微小差别的能力，用百分数,（%）,表示,。,低剂量肺,-,毛玻璃结节（普通及高清重建,）,512,1024,肝脏、肾脏、脾脏多发囊性占位，腹部三期增强,高,对比度,分辨力,（,high contrast resolution,）,又称,空间分辨力（,spatial resolution,）是指在,CT,图像中可辨认的相邻物体空间几何尺寸的最小限度,，即,对影像细微结构的,分辨能力。,影响因素包括扫描参数，算法，层厚、像素大小等。高,对比度,分辨力一般以每,厘米包含多少线对数（,Lp,/cm,）表示。,