Search Images Maps Play YouTube News Gmail Drive More »
Sign in
Screen reader users: click this link for accessible mode. Accessible mode has the same essential features but works better with your reader.

Patents

  1. Advanced Patent Search
Publication numberDE102006055381 A1
Publication typeApplication
Application numberDE200610055381
Publication date29 May 2008
Filing date23 Nov 2006
Priority date23 Nov 2006
Publication number0610055381, 200610055381, DE 102006055381 A1, DE 102006055381A1, DE 2006/10055381 A1, DE-A1-102006055381, DE0610055381, DE102006055381 A1, DE102006055381A1, DE2006/10055381A1, DE200610055381
InventorsAnja Borsdorf, Holger Kunze
ApplicantSiemens Ag
Export CitationBiBTeX, EndNote, RefMan
External Links: DPMA, Espacenet
Noise reduction method for use during reconstruction of digital images for computer tomography device, involves subjecting intermediate results repeatedly to noise reduction algorithm after equal number of iterations
DE 102006055381 A1
Abstract
The method involves using an iterative image reconstruction process for image reconstruction to provide reconstructing two dimensional and three dimensional images as intermediate results. Projections are divided into two groups such that each group enables a separate image reconstruction. The image reconstruction process is implemented separately for each group of projections. The intermediate results are repeatedly subjected to a noise reduction algorithm after an equal number of iterations, where the algorithm computes the noise reducing images based on a correlation analysis. An independent claim is also included for a device for noise reduction during image reconstruction of digital two dimensional and three dimensional medical images from projection data.
Claims(12)  translated from German
  1. Verfahren zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion von digitalen 2D- oder 3D-Bildern aus Projektionsdaten mehrerer Projektionen, – bei dem ein iteratives Bildrekonstruktionsverfahren ( A method for noise reduction in image reconstruction from digital 2D or 3D images from projection data of multiple projections, - in which an iterative image reconstruction method ( 14 14 ) zur Bildrekonstruktion eingesetzt wird, das nach jedem Iterationsschritt ein rekonstruiertes 2D- oder 3D-Bild ( ) Is used for image reconstruction, which after each iteration step a reconstructed 2D or 3D image ( 15 15 , . 15' 15 ' ) als Zwischenergebnis liefert, und – bei dem die Projektionen derart in zumindest zwei Gruppen von Projektionen ( ) Returns as an intermediate result, and - in which the projections so in at least two sets of projections ( 13 13 , . 13' 13 ' ) aufgeteilt werden, dass jede Gruppe von Projektionen ( ) Be divided so that each group of projections ( 13 13 , . 13' 13 ' ) eine separate Bildrekonstruktion ermöglicht, – wobei das iterative Bildrekonstruktionsverfahren ( ) Allows separate image reconstruction, - the iterative image reconstruction method ( 14 14 ) für jede Gruppe von Projektionen ( ) For each group of projections ( 13 13 , . 13' 13 ' ) separat durchgeführt wird und – wobei wiederholt die nach einer jeweils gleichen Anzahl von Iterationen als Zwischenergebnis erhaltenen 2D- oder 3D-Bilder ( ) Is carried out separately and - with repeated iterations of the obtained as an intermediate result by an equal number 2D or 3D images ( 15 15 , . 15' 15 ' ) der zumindest zwei Gruppen ( ) Of the at least two groups ( 13 13 , . 13' 13 ' ) einem Rauschreduktionsalgorithmus ( ) A noise reduction algorithm ( 16 16 ) unterworfen werden, der auf Basis einer Korrelationsanalyse rauschreduzierte 2D- oder 3D-Bilder ( ) Are subjected to the analysis based on a correlation noise reduced 2D or 3D images ( 17 17 , . 17' 17 ' ) berechnet, mit denen die Iteration dann fortgesetzt wird. ) Is calculated, with which the iteration is continued.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Berechnung der rauschreduzierten 2D- oder 3D-Bilder ( The method of claim 1, wherein the calculation of the noise reduced 2D or 3D images ( 17 17 , . 17' 17 ' ) nach jedem Iterationsschritt durchgeführt wird. ) Is performed after each iteration step.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Rauschreduktionsalgorithmus ( The method of claim 1 or 2, wherein the noise reduction algorithm ( 16 16 ) mehrere. ) More. Zwischenergebnisse der zumindest zwei Gruppen ( Intermediate results of the at least two groups ( 13 13 , . 13' 13 ' ) für die Korrelationsanalyse einbezieht. ) Includes for the correlation analysis.
  4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als iteratives Bildrekonstruktionsverfahren ( Method according to one of claims 1 to 3, wherein as an iterative image reconstruction process ( 14 14 ) eine algebraische Rekonstruktion eingesetzt wird. ) Is used an algebraic reconstruction.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als iteratives Bildrekonstruktionsverfahren ( Method according to one of claims 1 to 3, wherein as an iterative image reconstruction process ( 14 14 ) eine gewichtete algebraische Rekonstruktion eingesetzt wird. ) Used a weighted algebraic reconstruction.
  6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei als iteratives Bildrekonstruktionsverfahren ( Method according to one of claims 1 to 3, wherein as an iterative image reconstruction process ( 14 14 ) eine statistische Rekonstruktion eingesetzt wird. ) Used a statistical reconstruction.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion in der medizinischen Bildgebung. Method according to one of claims 1 to 6 for noise reduction in the image reconstruction in medical imaging.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion aus Projektionsdaten eines tomographischen bildgebenden Gerätes. Method according to one of claims 1 to 7 for noise reduction in the image reconstruction from projection data of a tomographic imaging apparatus.
  9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion aus Projektionsdaten eines Computertomographen. Method according to one of claims 1 to 8 for noise reduction in the image reconstruction from projection data of a computed tomography apparatus.
  10. Einrichtung ( Means ( 11 11 ) zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion von digitalen 2D- oder 3D-Bildern aus Projektionsdaten mehrerer Projektionen, die eine Eingangsschnittstelle für die Projektionsdaten und eine Ausgabeschnittstelle für die rekonstruierten 2D- oder 3D-Bilder oder deren Bilddaten aufweist, wobei die Einrichtung ( ) For noise reduction in the image reconstruction of digital 2D or 3D images from projection data of multiple projections, which comprises an input interface for the projection data and an output interface for the reconstructed 2D or 3D images or the image data, wherein said means ( 11 11 ) ein Modul zur Aufteilung der Projektionen, zur Durchführung des iterativen Bildrekonstruktionsverfahrens und zur Berechnung der rauschreduzierten 2D- oder 3D-Bilder gemäß dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 aufweist. ) Comprises a module for the distribution of projections, for performing the iterative image reconstruction process and the calculation of the noise reduced 2D or 3D images according to the method of any of claims 1 to 9.
  11. Einrichtung ( Means ( 11 11 ) nach Anspruch 10, die als Spezialhardware ausgestaltet ist. ) According to claim 10, which is configured as a special purpose hardware.
  12. Tomographisches bildgebendes Gerät ( Tomographic imaging device ( 1 1 ) mit einer Einrichtung ( ) With a means ( 11 11 ) nach Anspruch 10 oder 11. ) According to claim 10 or 11.
Description  translated from German
  • [0001] [0001]
    Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Einrichtung zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion von digitalen 2D- oder 3D-Bildern aus Projektionsdaten mehrerer Projektionen, bei dem ein iteratives Bildrekonstruktionsverfahren zur Bildrekonstruktion eingesetzt wird, das nach jedem Iterationsschritt ein rekonstruiertes 2D- oder 3D-Bild als Zwischenergebnis liefert. The present invention relates to a method and a device for noise reduction in image reconstruction from digital 2D or 3D images from projection data of multiple projections, in which an iterative image reconstruction method is used for image reconstruction that after each iteration step a reconstructed 2D or 3D image intermediate result.
  • [0002] [0002]
    Die Computertomographie (CT) stellt ein Messverfahren für Medizin- und Prüftechnik zur Verfügung, mit dessen Hilfe innere Strukturen eines Patienten oder Prüfobjektes untersucht werden können, ohne dabei operative Eingriffe an dem Patienten durchführen oder das Prüfobjekt beschädigen zu müssen. Computed tomography (CT) is a measuring method for medical and test engineering, with the help of internal structures of a patient or test object can be examined without surgical procedures on the patient carry out or having to damage the device under test. Dabei wird von dem zu untersuchenden Objekt eine Anzahl Projektionen aus verschiedenen Winkeln aufgenommen. In this case, a number of projections is taken from different angles from the object to be examined. Aus diesen Projektionen lässt sich dann beispielsweise ein 3D-Bild des Objektes berechnen. From these projections, a 3D image of the object can then for example be calculated.
  • [0003] [0003]
    Neben der in der Computertomographie häufig eingesetzten Technik der gefilterten Rückprojektion sind auch iterative Rekonstruktionsverfahren bekannt, um aus Projektionsdaten mehrerer Projektionen ein 2D-Schnittbild oder 3D-Bild des untersuchten Objekts rekonstruieren zu können. In addition to the commonly used in computed tomography technique of filtered back projection and iterative reconstruction methods are known to be reconstructed from projection data of multiple projections of a 2D slice images or 3D image of the object under investigation can. Das Prinzip iterativer Verfahren besteht hierbei darin, die gemessenen Projektionen Y mit aus dem bereits rekonstruierten Objektbild berechneten Projektionen zu vergleichen und den verbleibenden Fehler anschließend für die Korrektur des Bildes zu verwenden. The principle of iterative procedure with this is to compare the measured projections with Y calculated from the already reconstructed object image projections and then to use the remaining error for the correction of the image. Dabei wird das Bild in der n-ten Iteration bspw. mit einer wie folgt gegebenen Update-Gleichung The image in the n-th iteration, eg. With a given as follows update equation X n = X n–1 + R(Y-PX n–1 ) X n = X n-1 + R (Y PX n-1) berechnet. calculated. Zu Beginn der Iteration wird ein Startbild X 0 in geeigneter Weise, bspw. mit dem so genannten Nullbild, initi alisiert. At the beginning of the iteration, a startup image is X 0, initi alisiert in a suitable manner, eg. With the so-called zero image. P stellt in der Update-Gleichung eine Systemmatrix dar, mit deren Hilfe aus dem abgetasteten Objektbild unter Kenntnis der Abtastgeometrie die Projektionen berechnet werden. P is in the update equation is a system matrix, with the help of the scanned object image projections are calculated with knowledge of the scanning geometry. R ist ein Rückprojektionsoperator. R is a backprojection operator.
  • [0004] [0004]
    In der Regel sind die Projektionsdaten jedoch verrauscht, so dass auch das rekonstruierte Bild Rauschen enthält. In general, however, the projection data are noisy, so that even includes the reconstructed image noise. Dieses Rauschen ist unerwünscht, da es kleine Details im Bild verdecken kann. This noise is undesirable because it can mask small details in the image.
  • [0005] [0005]
    Zur Verringerung des Rauschens ist der Einsatz adaptiver Tiefpassfilter bei der iterativen Rekonstruktion bekannt. In order to reduce the noise of the use of adaptive low-pass filter in the iterative reconstruction is known. Diese Tiefpassfilter sollen das Rauschen unterdrücken, und gleichzeitig die Kanten im Bild erhalten. This low-pass filter to suppress the noise while preserving the edges in the image. Mathematisch lässt sich dieses Vorgehen durch die Einführung eines Regularisierungsterms in den iterativen Algorithmus beschreiben, durch den unmittelbar benachbarte Pixel zueinander wahrscheinlichkeitstheoretisch in Beziehung gesetzt werden. Mathematically, this approach by introducing a regularization term in the iterative algorithm described are set by the immediately adjacent pixels to each other probabilistically related. So wird es als wahrscheinlicher eingeschätzt, dass benachbarte Pixel ähnliche Werte besitzen als unterschiedliche, es sei denn, der Unterschied ist sehr groß. Thus, it is considered probable that adjacent pixels have similar values as different unless the difference is very large. Eine Beschreibung eines derartigen Regularisierungsterms findet sich bspw. in Buzug: "Einführung in die Computertomographie", 1. Auflage 2004, Springer, Seiten 153 bis 187, insb. Seiten 182 ff . A description of such regularization can be found for example in Buzug. "Introduction to computed tomography", 1st Edition 2004, Springer, pages 153 to 187, especially pages 182 ff..
  • [0006] [0006]
    Aus der From the DE 10 2005 012 654 A1 DE 10 2005 012 654 A1 sind ein Verfahren und ein Computertomographiesystem zur Erstellung tomographischer Aufnahmen eines Objektes bekannt, bei denen die Projektionen des Computertomographen in zwei Gruppen von Projektionen aufgeteilt werden, aus denen jeweils getrennt mittels gefilterter Rückprojektion ein 3D-Bild rekonstruiert wird. A method and a computed tomography system for creating tomographic images of an object are known in which the projections of the computer tomograph are divided into two groups of projections, from which by means of filtered back-projection, a 3D image is reconstructed separately. Die beiden 3D-Bilder werden einem Rauschreduktionsalgorithmus unterworfen, der auf Basis einer Korrelationsanalyse ein rauschreduziertes 3D-Bild berechnet. The two 3D images are subjected to noise reduction algorithm that calculated on the basis of a correlation analysis, a noise-reduced 3D image. Auf diese Weise wird ein 3D-Bild erhalten, das nur aus korrelierten Daten besteht und keine nicht korrelierten Daten enthält. In this way, a 3D image is obtained, which consists only of correlated data and does not contain any non-correlated data.
  • [0007] [0007]
    Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Einrichtung zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion von digitalen 2D- oder 3D-Bildern aus Projektionsdaten mehrerer eindimensionaler oder zweidimensionaler Projektionen anzugeben, die eine gute Unterscheidung zwischen Rauschanteilen und Signalanteilen ermöglichen und damit ein verbessertes Bildergebnis liefern. The object of the present invention is to provide a method and a device for noise reduction in image reconstruction from digital 2D or 3D images from projection data of several one-dimensional or two-dimensional projections that allow good discrimination between noise and their signal components and thus provide an improved image result ,
  • [0008] [0008]
    Die Aufgabe wird mit dem Verfahren und der Einrichtung gemäß den Patentansprüchen 1 und 10 gelöst. The object is achieved with the method and the device according to claims 1 and 10. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens und der Einrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie dem Ausführungsbeispiel entnehmen. Advantageous embodiments of the method and apparatus are subject of the claims or can be the following description and the embodiment seen.
  • [0009] [0009]
    Bei dem vorliegenden Verfahren wird in bekannter Weise ein iteratives Bildrekonstruktionsverfahren zur Bildrekonstruktion eingesetzt, das nach jedem Iterationsschritt ein rekonstruiertes 2D- oder 3D-Bild als Zwischenergebnis liefert, wobei nach dem letzten Iterationsschritt das Endergebnis in Form des gewünschten digitalen 2D- oder 3D-Bildes vorliegt. In the present method, an iterative image reconstruction method in a known manner used for image reconstruction, which provides a reconstructed 2D or 3D image as an intermediate result after each iteration step, wherein after the last iteration is present the final result in the form of the desired digital 2D or 3D image , Die als Zwischenergebnis erhaltenen, rekonstruierten 2D- oder 3D-Bilder werden im Folgenden auch als Zwischenbilder bezeichnet. The obtained as an intermediate result, reconstructed 2D or 3D images are referred to below as the intermediate images.
  • [0010] [0010]
    Die Projektionen werden bei dem vorgeschlagenen Verfahren derart in zumindest zwei Gruppen von Projektionen aufgeteilt, das jede Gruppe von Projektionen eine separate Bildrekonstruktion ermöglicht. The projections are divided in the proposed method in such a way at least two groups of projections, the projections of each group allows separate image reconstruction. Bei den Projektionen selbst kann es sich in Abhängigkeit von der jeweiligen Anwendung um eindimensionale Projektionen handeln, aus denen dann ein 2D-Bild rekonstruiert wird, oder um zweidimensionale Projektionen, die die Rekonstruktion eines 3D-Bildes oder eines entsprechenden Stapels von 2D-Bildern ermöglichen. When the projections themselves may be depending on the respective application of one-dimensional projections, then from which a 2D image is reconstructed, two-dimensional or projections which enable the reconstruction of a 3D image or a corresponding stack of 2D images. Die beiden Gruppen von Projektionen werden dabei so gebildet, dass die Projektionen aus jeder Gruppe allein bereits geeignet sind, das entsprechende Bild zu rekonstruieren. The two sets of projections are formed in such a way that the projections from each group are alone already adapted to reconstruct the picture. Dies bedeutet im Falle der Projektionen eines Computertomographen, dass die Projektionen jeder Gruppe zumindest einen Winkelbereich von 180° bezogen auf die Rotation des Abtastsystems um das Objekt abdecken müssen. This means in the case of projections of a computer tomograph that the projections of each group to the rotation of the scanning system must at least respect an angular range of 180 ° to cover the object. Die zumindest zwei Gruppen von Projektionen bilden hierbei disjunkte Mengen, so dass jede Projektion nur einer einzigen Gruppe zugeordnet wird. The at least two groups of projections in this case form disjoint sets, so that each projection is assigned to only one group.
  • [0011] [0011]
    Mit den zumindest zwei Gruppen bzw. Mengen von Projektionen wird anschließend jeweils getrennt das iterative Bildrekonstruktionsverfahren durchgeführt. With the at least two groups or sets of projections, the iterative image reconstruction process is carried out subsequently separately. Während der Durchführung werden allerdings wiederholt die nach jeweils einer gleichen Anzahl von Iterationen als Zwischenergebnis erhaltenen 2D- bzw. 3D-Zwischenbilder der zumindest zwei Gruppen einem Rauschreduktionsalgorithmus unterworfen, der auf Basis einer Korrelationsanalyse zwischen den Zwischenbildern der beiden Gruppen rauschreduzierte 2D- oder 3D-Zwischenbilder berechnet, mit denen die jeweilige Iteration dann fortgesetzt wird. During the implementation of the data obtained from iterations as an intermediate result after each an equal number of 2D and 3D intermediate images of at least two groups, however, are repeatedly subjected to a noise reduction algorithm based on a correlation analysis between the intermediate images of the two groups reduced noise either 3D or 2D intermediate images calculated, for which each iteration is then continued. Der eingesetzte Rauschreduktionsalgorithmus nutzt hierbei aus, dass die beiden Bilder der beiden Gruppen nach dem entsprechend gleichen Iterationsschritt den gleichen Bildinhalt, dh die gleichen Signalanteile, jedoch aufgrund der Statistik unterschiedliches Rauschen aufweisen. The noise reduction algorithm used takes advantage of this is that the two images of the two groups according to the same iteration according to the same image content, ie the same signal components, but have different due to the statistical noise. Durch eine Korrelationsanalyse zwischen beiden Bildern kann daher das Rauschen sehr gut vom Signalanteil getrennt werden. Can be well separated from the signal component by a correlation analysis between two images, therefore the noise. Für jedes zur Rauschreduktion herangezogene Zwischenbild wird auf dieser Basis das Rauschen reduziert, wobei dann die Iterationen mit den beiden jeweils rauschreduzierten Zwischenbildern fortgesetzt werden. For each relied on for noise reduction intermediate image, the noise is reduced on this basis, in which case the iterations are continued with the two respective noise-reduced intermediate images. Im Falle der Unterteilung der Projektionen in mehr als zwei Gruppen werden entsprechend mehr als zwei Zwischenbilder der Korrelationsanalyse unterzogen. In the case of the subdivision of the projections in more than two groups of the correlation analysis is carried out according to more than two intermediate images.
  • [0012] [0012]
    Vorzugsweise wird die Rauschreduktion nach jedem Iterationsschritt durchgeführt bis die Iteration abgebrochen wird, da der Iterationsalgorithmus konvergiert oder eine bestimmte Iterationszahl bzw. Bildqualität erreicht wurde. Preferably, the noise reduction is performed after each iteration until the iteration is terminated, as the iteration algorithm converges or a specified number of iterations or image quality has been reached. Das mit dem Verfahren als Endergebnis erhaltene 2D- oder 3D-Bild weist einen deutlich reduzierten Rauschanteil auf, ohne dass kleine Strukturen im Signalanteil unterdrückt sind. The 2D obtained with the method as final or 3D image has a significantly reduced noise, without that small structures are suppressed in the signal component.
  • [0013] [0013]
    Durch die getrennte Rekonstruktion der verschiedenen Gruppen von Projektionen ist eine bessere Unterscheidung der Rauschanteile und der Signalanteile möglich. Due to the separate reconstruction of different groups of projections better discrimination of noise components and the signal components is possible. Kleine Strukturen haben damit eine höhere Chance erkannt zu werden als bei den bisher eingesetzten Verfahren. Small structures have to be recognized so that a higher chance than the methods previously used. Die Integration der korrelationsbasierten Rauschreduktion in das iterative Bildrekonstruktionsverfahren erlaubt auch eine zusätzliche Überprüfung der des rauschreduzierten Ergebnisses auf Konsistenz mit den gemessenen Daten, so dass Strukturen, die durch den Rauschreduktionsalgorithmus unterdrückt wurden, auch wieder hergestellt werden können. The integration of the correlation-based noise reduction in the iterative image reconstruction method also allows an additional verification of the noise-reduced earnings for consistency with the measured data, so that structures that have been suppressed by the noise reduction algorithm also can be restored. Diese Überprüfung erfolgt durch Vergleich der gemessenen Projektionen mit den aus dem rauschreduzierten Zwischenergebnis und anschließender Korrektur des Bildes, so dass die Projektionen des korrigierten Bildes besser mit den gemessenen übereinstimmen. This test is performed by comparing the measured projections with the out of the noise-reduced intermediate result and subsequent correction of the image so that the projections of the corrected image more consistent with those measured. Durch Wiederholung dieses Vorganges wird erreicht, dass homogene Flächen geglättet werden, Strukturen, insbesondere Kanten, jedoch erhalten bleiben. By repeating this process ensures that homogeneous surfaces are smoothed, structures, especially edges remain.
  • [0014] [0014]
    In einer Ausgestaltung des vorliegenden Verfahrens kann der Rauschreduktionsalgorithmus auch zusätzlich weitere 2D- oder 3D-Zwischenbilder für die Korrelationsanalyse heranziehen, die aus mehreren vorangegangenen Iterationsschritten stammen. In one embodiment of the present method, the noise reduction algorithm additionally consult other 2D or 3D intermediate images for the correlation analysis derived from several previous iterations.
  • [0015] [0015]
    Vorzugsweise wird beim vorliegenden Verfahren als iteratives Bildrekonstruktionsverfahren eine algebraische oder eine gewichtete algebraische Rekonstruktion eingesetzt. Preferably, the present method as an iterative image reconstruction method is an algebraic or a weighted algebraic reconstruction is used. Weiterhin kann als iteratives Rekonstruktionsverfahren auch eine statistische Rekonstruktion verwendet werden. Furthermore, can be used as iterative reconstruction methods, a statistical reconstruction. Diese Rekonstruktionsverfahren sind dem Fachmann bekannt. This reconstruction method are known in the art. Bei der algebraischen Rekonstruktion wird ein quadratischer Abstand zwischen den gemessenen und den berechneten Projektionen minimiert. When algebraic reconstruction a square distance between the measured and calculated projections is minimized. Die gewichtete algebraische Rekonstruktion minimiert den gewichteten quadratischen Abstand zwischen den gemessenen und den berechneten Projektionen. The weighted algebraic reconstruction minimizes the weighted square distance between the measured and calculated projections. Die statistische Rekonstruktion ermittelt das Bild, von dem, unter Berücksichtigung der individuellen Wahrscheinlichkeitsverteilung der Messwerte, mit der größten Wahrscheinlichkeit die gemessenen Projektionen aufgenommen wurden. The statistical reconstruction determine the image of the, taking into account the individual probability distribution of the measured values is most likely the measured projections were taken.
  • [0016] [0016]
    Die zugehörige Einrichtung zur Rauschverminderung bei der Bildrekonstruktion weist eine Eingangsschnittstelle für die Projektionsdaten sowie eine Ausgabeschnittstelle für die rekonstruierten 2D- oder 3D-Bilder bzw. deren Bilddaten auf. The associated device for noise reduction in image reconstruction has an input interface for the projection data and an output interface for the reconstructed 2D or 3D images and their image data. Ein in die Einrichtung implementiertes Modul ist so ausgebildet, dass es die Aufteilung der Projektionen in zumindest zwei Gruppen vornimmt und das Iterationsverfahren und die Berechnung der rauschreduzierten 2D- oder 3D-Bilder gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren durchführt. A method implemented in the device module is designed so that it carries out the division of the projections in at least two groups and the iteration and the calculation of the noise reduced 2D or 3D images according to the proposed method is carried out. Die Einrichtung ist vorzugsweise als Spezialhardware ausgestaltet, bspw. als FPGA (Field Programmable Gate Array) oder als ASIC (Application Specific Integrated Circuit). The device is preferably configured as a dedicated hardware, eg. As FPGA (Field Programmable Gate Array) or ASIC (Application Specific Integrated Circuit).
  • [0017] [0017]
    Vorzugsweise ist die Einrichtung Teil eines Tomographiegerätes zur Aufzeichnung der Projektionsdaten der mehreren Projektionen. Preferably, the device is part of a tomography apparatus for recording the projection data of the plurality of projections. Bei diesem Tomographiegerät kann es sich beispielsweise um ein Tomographiegerät zur Röntgenaufzeichnung, bspw. ein Computertomographiegerät oder C-Bogengerät, einen Magnetresonanztomographen, ein Gerät zur Aufzeichnung von Ultraschall-Bildern oder ein Gerät zur Erzeugung der Projektionen mittels optischer Abbildung handeln. In this imaging device can, for example, an imaging device for X-ray recording, eg. A computed tomography scanner or C-arm device, a magnetic resonance imaging scanner, a device for recording ultrasound images or a device for generating the projections act by optical imaging.
  • [0018] [0018]
    Eine Möglichkeit zur Reduktion des Rauschens durch eine Korrelationsanalyse kann bspw. der One way of reducing the noise by a correlation analysis can, for example, the DE 103 05 221 A1 DE 103 05 221 A1 entnommen werden, deren Offenbarungsgehalt hiermit voll inhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung übernommen wird. are removed, the disclosure of which is hereby incorporated fully into the present patent application. Diese Schrift offenbart ein Verfahren zur Reduktion von Rauschstrukturen in zwei- oder dreidimensionalen Bildern, wobei das gleiche Objekt unter gleichen oder in definierter Weise geänderten geometrischen Bedingungen aufgenommen wird. This document discloses a method for reducing noise structures in two- or three-dimensional images, the same object is recorded under the same or changed in a defined manner geometric conditions. Anschließend werden eine Transformation der erzeugten Bilder in einen Frequenzraum durchgeführt und durch Zerlegen der Bilder in mehrere Frequenzbänder frequenzabhängige Korrelationen gesucht, wobei ausschließlich aus den frequenzabhängigen Korrelationen wieder ein neues Bild rücktransformiert wird. Then, a transformation of the images produced are carried out in a frequency domain and frequency-dependent correlations sought in several frequency bands by decomposing the pictures, again a new image is transformed back exclusively from the frequency-dependent correlations. Hier durch verbleiben die nicht korrelierten Rauschanteile des Bildes zurück und das neu entstandene rücktransformierte Bild enthält lediglich korrelierte Bildanteile, also Anteile, die auf tatsächliche Objektstrukturen zurückzuführen sind. Here by left back the uncorrelated noise components of the image and the newly formed back transformed image contains only correlated parts of the image, ie shares, which are due to actual object structures.
  • [0019] [0019]
    Die in der Beschreibungseinleitung angeführte The cited in the introduction DE 10 2005 012 654 A1 DE 10 2005 012 654 A1 zeigt mehrere Möglichkeiten der Aufteilung der Projektionen in zwei Gruppen von Projektionen, wie dies auch beim vorliegenden Verfahren erfolgen kann. shows several ways of dividing the projections into two groups of projections, such as this can be done also in the present process. Der Offenbarungsgehalt dieser Druckschrift wird daher hinsichtlich der Erstellung der Gruppen von Projektionen in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen. The disclosure of this document is therefore included in the present patent application relating to the preparation of the sets of projections.
  • [0020] [0020]
    Weitere Beispiele für Rauschunterdrückungsalgorithmen, die auf Basis einer Korrelationsanalyse rauschreduzierte Bilder berechnen und beim vorliegenden Verfahren zum Einsatz kommen können, finden sich in den Patentanmeldungen Other examples of noise reduction algorithms that compute noise-reduced images based on a correlation analysis and can be used in the present method can be found in patent applications DE 10 2006 005 803 DE 10 2006 005 803 und and DE 10 2006 005 804 DE 10 2006 005 804 . , Der Offenbarungsgehalt dieser Patentanmeldungen wird, insbesondere hinsichtlich der darin offenbarten Rauschunterdrückungsalgorithmen, vollinhaltlich in die vorliegende Patentanmeldung übernommen. The disclosure of this patent application is fully incorporated in substance, in particular with regard to the disclosed therein noise reduction algorithms in the present patent application.
  • [0021] [0021]
    Das vorliegende Verfahren sowie die zugehörige Einrichtung werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen ohne Beschränkung des durch die Patentansprüche vorgegebenen Schutzbereichs nochmals kurz erläutert. The present method and the associated device are explained with reference to an embodiment in conjunction with the drawings, without limiting the scope defined by the claims again shortly. Hierbei zeigen: In the drawings:
  • [0022] [0022]
    1 1 ein Beispiel für ein Computertomographie-Gerät, das mit der vorgeschlagenen Einrichtung ausgestattet ist; an example of a computed tomography apparatus which is equipped with the proposed device; und and
  • [0023] [0023]
    2 2 ein Beispiel für die Vorgehensweise beim vorgeschlagenen Verfahren. an example of the procedure in the proposed method.
  • [0024] [0024]
    1 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Computertomographen shows a schematic representation of a computer tomograph 1 1 , der mit der vorgeschlagenen Einrichtung That the proposed facility 11 11 ausgestaltet ist. is designed. Der Computertomograph The computed tomography 1 1 weist in bekannter Weise ein Abtastsystem conventionally comprises a scanning 5 5 auf, das einen Drehrahmen mit einer daran befestigten Röntgenröhre on which a rotating frame with an X-ray tube attached to it 2 2 und einem der Röntgenröhre gegenüberliegenden Röntgendetektor and the X-ray detector opposite 3 3 umfasst. includes. Zwischen der Röntgenröhre Between the X-ray tube 2 2 und dem Röntgendetektor and the X-ray detector 3 3 ist eine Öffnung is an opening 8 8 vorgesehen, in die ein Patient provided, in which a patient 7 7 , der auf einer fahrbaren Patientenliege That on a movable patient bed 6 6 gelagert ist, entlang der Systemachse is mounted along the system axis 4 4 durch die Öffnung through the opening 8 8 geschoben und dabei abgetastet werden kann. can be pushed and scanned it. Die Steuerung des Computertomographen erfolgt durch eine Steuer- und Recheneinheit The control of the computer tomograph is effected by a control and computing unit 9 9 , die über eine Steuer- und Datenleitung Which via a control and data line 10 10 mit dem Abtastsystem with the scanning 5 5 verbunden ist und auch den Vorschub der Patientenliege is connected and the feed rate of the patient bed 6 6 steuert. controls. Die bei der Abtastung des Patienten The scan of the patient when the 7 7 mit dem Detektor with the detector 3 3 aufgezeichneten Detektorausgangsdaten werden durch die Steuer- und Datenleitung detector output data are recorded by the control and data line 10 10 zum Rechner to the computer 9 9 geleitet und dort ggf. in einem anderen Rechensystem mit Hilfe von Computerprogrammen rekonstruiert, so dass eine Schnittbild- oder Volumendarstellung eines interessierenden Bereiches des Patienten and separated there, if necessary, reconstructed in another computing system with the help of computer programs so that a layplan or volume representation of a region of interest of the patient 7 7 an einem Monitor on a monitor 12 12 der Recheneinheit ausgegeben werden kann. the arithmetic unit can be output. Im vorliegenden Beispiel ist in diese Steuer- und Recheneinheit In the present example, in this control and processing unit 9 9 eine Einrichtung means 11 11 integriert, die auf Basis der vom Detektor integrated, on the basis of the detector 3 3 gelieferten Daten, im Falle eines mehrzeiligen Computertomographen Projektionsdaten zweidimensionaler Projektionen, gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren arbeitet. data supplied in case of a multi-row computed tomography projection data of two-dimensional projections, operates in accordance with the proposed method. Das Ergebnis, die rauschreduzierten 3D-Bilddaten, können dann in geeigneter Weise am Monitor The result, the noise-reduced 3D image data can then appropriately on the monitor 12 12 dargestellt werden. are shown.
  • [0025] [0025]
    2 2 zeigt die einzelnen Schritte bei der Durchführung des Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. shows the steps involved in carrying out the method according to an embodiment of the present invention. Bei diesem Beispiel werden aus N Projektionen P1-PN, die bei einem vollständigen Umlauf des Drehrahmens um den Patienten In this example of N projections P1-PN, which in a complete revolution of the rotating frame around the patient 7 7 erhalten wurden, jeweils abwechselnd eine Projektion einer ersten Gruppe were obtained alternately a projection of a first group 13 13 von Projektionen und eine Projektion einer zweiten Gruppe of projections and a projection of a second group 13 13 von Projektionen zugeordnet, wie dies schematisch in der assigned of projections, as shown schematically in 2 2 zu erkennen ist. can be seen. Mit jeder der beiden Gruppen With each of the two groups 13 13 und and 13' 13 ' wird dann separat eine iterative Bildrekonstruktion is then separately an iterative image reconstruction 14 14 durchgeführt, aus der nach jedem Iterationsschritt jeweils ein Zwischenergebnis in Form eines 3D-Zwischenbildes carried out, from which, after each iteration step a respective intermediate result in the form of a 3D intermediate image 15 15 , . 15' 15 ' bzw. Bilddatensatzes des gleichen Objekts erhalten wird. or image data set of the same object is obtained. Damit stehen zwei Bilder gleichen Inhalts mit statistisch unabhängigem Rauschen zur Verfügung, die mit Hilfe eines der bereits oben genannten Rauschunterdrückungsalgorithmen Thus, two images with the same content with statistically independent noise available, using one of the above mentioned noise reduction algorithms 16 16 im Rauschen reduziert werden. be reduced in the noise. Die Zwischenbilder The intermediate images 15 15 bzw. and 15 15 werden dann durch ein rauschreduziertes Bild then by a noise-reduced image 17 17 bzw. and 17' 17 ' ersetzt. replaced. Anschließend wird die nächste Iteration für jede Gruppe separat durchgeführt und auf das Zwischenergebnis wiederum der korrelationsbasierte Rauschreduktionsalgorithmus Then the next iteration is performed separately for each group and to the intermediate result is again the correlation-based noise reduction algorithm 16 16 angewendet. applied. Dies wird so oft wiederholt, bis die Iteration konvergiert oder eine bestimmte Iterationszahl bzw. Bildqualität erreicht wurde. This is repeated until the iteration converges, or a certain number of iterations or image quality has been reached. Als Ergebnis werden als Ausgabe As a result, as output 18 18 zwei im Rauschen verminderte 3D-Bilder des untersuchten Objekts erhalten. reduced noise in the two 3D images of the inspected object obtained.
Patent Citations
Cited PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
DE3420575C2 *1 Jun 198417 Sep 1998Elscint LtdAnordnung zur Verringerung der Verarbeitungsdauer für eine Reprojektionsvorrichtung aufweisende Systeme
DE10305221A1 *7 Feb 200326 Aug 2004Otto-Von-Guericke-Universität Magdeburg Medizinische FakultätReduction of noise structures in digital images by recording of two, as far as possible similar, images and converting them into the frequency domain to undertake comparison and weighting before converting a combined image back
DE102005012654A1 *18 Mar 20055 Oct 2006Siemens AgComputer tomography imaging procedure splits detector output data set into thinned sets and correlates resulting images for reconstruction without uncorrelated data
US4709333 *3 Jan 198624 Nov 1987General Electric CompanyMethod and apparatus for imaging in the presence of multiple high density objects
Non-Patent Citations
Reference
1 *BUZUG: Einführung in die Computertomographie, Springer, 2004, S. 153-187
Referenced by
Citing PatentFiling datePublication dateApplicantTitle
US915912212 Nov 201213 Oct 2015Koninklijke Philips N.V.Image domain de-noising
Classifications
International ClassificationG06T11/00, G03B42/02, A61B6/03, G06T5/00, G01N23/04
Cooperative ClassificationG06T11/006, G06T2211/424
European ClassificationG06T11/00T3
Legal Events
DateCodeEventDescription
29 May 2008OP8Request for examination as to paragraph 44 patent law
12 Mar 20098131Rejection