图3.11 重构体素值标准化结果对比
4 不同精度体积的重构
一方面由于计算机内存的限制,以至于重构体积的精度通常不能达到足够大;另一方面也用不着对整个体积进行高精度重构,多数情况人们感兴趣的只是其中的一部分。所以实现不同精度的重构,是很有意义的。为此需要把重构体积分成两部分,精度较高的为Sektor,其余部分为Raum,如图4.1。重复叠代法的重构有如下步骤:
图 4.1 Raum 和 Sektor
首先像传统重构法一样,分别对Sektor和Raum向接收器作投影,得到两个投影值: 和 。
在第二步校正过程中,实际从X光照片测得的像素值(pi)不仅要与Raum的投影值比较,也要与高精度的Sektor比较。为此需要将校正这一部分的公式做如下调整:
(4.1)
图 4.2 图形化计算校正-SART
观察图4.2,会发现两个问题:
Sektor包围的那部分既在Raum中被重构,又在Sektor中被重构。因此这一部分被(pi)减去了两次。为了避免这个问题,需要在每次重构之前将Raum中的Sektor那一部分的体素值置为零,如图4.3。
图 4.3 Raum置零后图形化计算校正-SART
图 4.4 投影
接收器上像素的明暗值等于光线Pi和体积中每一层的交点的投影值之和。图4.4中Sektor的那一部分,光线穿过Raum是2层,但是在Sektor内是4层。这就会导致接收器上的明暗值翻倍。所以这种情况下需要对Sektor在接收器上的投影值除以2(即Sektor与Raum之间的精度放大倍数)。校正公式4.1需要做如下变换:
(4.2)
接下来的两个步骤(投影和更新),与传统重构法一致。以上是算法-SART实现不同精度重构的推导过程。同样对SMART和MLEM的第二个步骤(校正)也要做相对应的改变,变换后的公式见表格4.1。
表格 4.1 不同精度的重构公式
SART
SMART
MLEM
N
P
k+1
vj
pi
wij
λ
u = 被重构物体的体素个数
= 投影像素的个数
= 当前重构次数
= 第j 个体素值
= 在投影中第i个像素的明暗值
= 第j个体素在第i条光线下的加权系数
= 张弛因素
= Sektor与Raum之间的精度放大倍数
图4.5是实现不同精度重构的程序流程图。表格4.2中列举了两个被检测物体的不同精度的重构结果。
图 4.5 不同精度重构的程序流程图