专利名称：：图像处理设备和x射线计算机断层摄影设备的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种提高时变图像的质量的图像处理设备，尤其涉及提高通过由X射线CT设备执行的螺旋扫描或电影扫描(cinescan)产生的图像的质量以及减少由螺旋扫描或电影扫描产生的患者辐射剂量。
背景技术：
：在包括由多阵列X射线检测器或平板X射线检测器所代表的二维X射线区域检测器的X射线CT设备中，如图12(b)中所示的在x、y和z空间轴的方向上限定的三维空间滤波器被应用于通过电影扫描产生并且如图12(a)中所示被限定在x、y和z轴的方向上的三维图像。噪声因此被最小化。已知的三维空间滤波器的一个例子在下面列出的文献中描述。“OplusE”(1988年11月，pp.144-145，NewTechnologicalCommunicationsInc.)然而，该相关技术涉及将在三维方向上(也就是在x、y和z轴的方向上)执行的空间滤波，而并不包括时序处理。已经要求减少患者X射线剂量以及提高图像质量。从这个观点来看，该相关技术并不是完全可接受的。通常来说，在图像处理领域总是不断地要求提高图像质量。此外，在医用放射摄影诊断的领域中，随着X射线CT设备的普及和检查目的的多样化，不必要的患者X射线剂量的问题变得越来越有争议。始终都要求减少患者辐射剂量。
发明内容因此，本发明的目标是提供一种图像处理设备，该设备使用在时间轴的方向和各空间轴的方向上的多条信息来提高四维图像或N维图像的质量，其中，所述四维图像是时变三维图像并且由时序三维图像(即作为时变二维图像的三维图像并且由时序二维图像组成)组成，所述N维图像是时变N-1维图像并且由时序N-1维图像组成。本发明的另一目标是提供一种X射线CT设备，该设备包括由多阵列X射线检测器或平板X射线检测器所代表的矩阵型二维区域X射线检测器，所述检测器通过使用在时间轴的方向上以及各空间轴的方向上的多条信息来提高时序三维图像或时序二维图像的质量，从而以更小的X射线剂量提供目标图像质量，其中所述时序图像是通过常规(轴向)扫描、电影扫描或螺旋扫描而产生的。本发明提供了一种可以通过在时间轴的方向上或者各空间轴的方向上执行空间滤波或自适应空间滤波来提高四维图像或N维图像的质量的图像处理方法和图像处理设备，其中所述四维图像是时变三维图像，即作为时变二维图像的三维图像，所述N维图像是时变N-1维图像(即利用N-1个独立参数作为基础而限定的N-1维图像)。根据本发明，通过由X射线CT设备执行的电影扫描或螺旋扫描而产生的时序三维图像或时序二维图像在时间轴的方向上和各空间轴的方向上被空间滤波，其中该X射线CT设备包括由多阵列X射线检测器或平板X射线检测器所代表的矩阵型二维区域X射线检测器。另外，执行仅仅对属于均匀域的像素进行滤波的自适应空间滤波，以便提高图像质量。根据本发明的第一方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收时变三维图像的图像输入装置，用于在时间轴的方向上和各空间轴的方向上执行四维空间滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的三维图像的图像输出/显示装置。根据第一方面的图像处理设备使用四维空间滤波器来处理不仅在空间轴x、y和z的方向上相邻而且在时间轴的方向上也相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过利用许多像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第二方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收时变二维图像的图像输入装置，用于在时间轴的方向上和各空间轴的方向上执行三维空间滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的二维图像的图像输出/显示装置。根据第二方面的图像处理设备使用三维空间滤波器来处理不仅在空间轴x和y的方向上相邻而且在时间轴的方向上也相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过利用许多像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第三方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收利用N-1个时变独立参数作为基础而限定的时变N-1维图像的图像输入装置，用于在时间轴的方向上和各空间轴的方向上执行N维空间滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的N-1维图像的图像输出/显示装置。根据第三方面的图像处理设备使用N维空间滤波器来处理在N-1维空间中的各轴的方向上以及在时间轴的方向上相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过利用许多像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第四方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收时变三维图像的图像输入装置，用于选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上相邻的像素并且对所选择的相邻像素执行自适应四维滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的三维图像的图像输出/显示装置。根据第四方面的图像处理设备使用四维空间滤波器来处理不仅在空间轴x、y和z的方向上相邻而且在时间轴的方向上也相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过从许多像素中选择预定的像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第五方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收时变二维图像的图像输入装置，用于选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上相邻的像素并且对所选择的相邻像素执行自适应三维空间滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的二维图像的图像输出/显示装置。根据第五方面的图像处理设备使用三维空间滤波器来处理不仅在空间轴x和y的方向上相邻而且在时间轴的方向上也相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过从许多像素之中选择预定的像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第六方面，提供了一种图像处理设备，该设备包括用于接收利用N-1个时变独立参数作为基础而限定的时变N-1维图像的图像输入装置，用于选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上相邻的像素并且对所选择的相邻像素执行自适应N维空间滤波的空间滤波器装置，以及用于传送或显示空间滤波后的N-1维图像的图像输出/显示装置。根据第六方面的图像处理设备使用N维空间滤波器来处理不仅在N-1维空间中的各轴的方向上相邻而且在时间轴的方向上也相邻的像素。为了减小图像中的噪声，可以通过从许多像素之中选择预定的像素来更有效地减小噪声。根据本发明的第七方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第一至第六方面中的任一方面的图像处理设备完全相同的图像处理设备，所述区别在于，本发明的第七方面的图像处理设备包括这样的空间滤波器装置，该空间滤波器装置选择其值统计地接近于与空间滤波器的中心对准的聚焦像素的值的像素作为所选择的相邻像素。由于当处理在各空间轴的方向上以及在时间轴的方向上相邻的像素时、均匀像素被采样和处理，因此根据第七方面的图像处理设备可以更有效地减小噪声。根据本发明的第八方面，提供了一种X射线CT设备，其包括数据采集装置，其具有X射线发生器和二维X射线区域检测器，该检测器与所述X射线发生器相对并且具有矩阵结构，该数据采集装置围绕位于所述X射线发生器和X射线区域检测器之间的旋转中心旋转，以便采集躺在所述X射线发生器和X射线区域检测器之间的对象的投影数据项；图像重建装置，其用于根据所采集的投影数据项重建图像；后处理装置，其用于对重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置，其用于显示经过后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置，其用于指定放射摄影条件。所述后处理装置在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上(即在x、y和z方向上)对通过断层摄影产生的时变三维图像进行空间滤波，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所代表的平面。根据第八方面的X射线CT设备在时间轴的方向上以及在图像空间中的各空间轴的方向上对通过断层摄影产生的时序三维图像或时序二维图像执行四维空间滤波或三维空间滤波，从而提高图像质量并且减小患者放射剂量。另外，仅仅对与聚焦像素相邻的均匀像素执行所述四维空间滤波或三维空间滤波。根据本发明的第九方面，提供了一种X射线CT设备，其包括数据采集装置，其具有X射线发生器和二维X射线区域检测器，该检测器与所述X射线发生器相对并且具有矩阵结构，该数据采集装置围绕位于所述X射线发生器和X射线区域检测器之间的旋转中心，以便采集躺在所述X射线发射器和X射线区域检测器之间的对象的投影数据项；图像重建装置，其用于根据所采集的投影数据项重建图像；后处理装置，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置，其用于显示经过后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置，其用于指定放射摄影条件。所述X射线CT设备进一步包括预处理装置，该预处理装置在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上对通过断层摄影产生的时变投影数据项执行空间滤波，所述各空间轴的方向也就是通道方向、检测器阵列的方向以及由视角确定的方向。根据第九方面的X射线CT设备在时间轴的方向上以及在空间中的各空间轴的方向上执行四维空间滤波或三维空间滤波，从而提高图像质量并且减小患者放射剂量，其中通过断层摄影产生的时序三维投影数据项或时序二维投影数据项被限定。另外，仅仅对与聚焦像素相邻的均匀像素执行所述四维空间滤波或三维空间滤波。根据本发明的第十方面，提供了一种X射线CT设备，其包括数据采集装置，其具有X射线发生器和二维X射线区域检测器，该检测器与所述X射线发生器相对并且具有矩阵结构，该数据采集装置围绕位于所述X射线发生器和X射线区域检测器之间的旋转中心，以便采集躺在所述X射线发射器和X射线区域检测器之间的对象的投影数据项；图像重建装置，其用于根据所采集的投影数据项重建图像；后处理装置，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置，其用于显示经过后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置，其用于指定放射摄影条件。所述后处理装置包括用于从包含在通过断层摄影产生的时变三维图像数据中的像素当中选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上(即在x、y和z方向上)相邻的像素的装置，以及用于对所选择的相邻像素执行自适应空间滤波的装置，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所代表的平面。根据第十方面的X射线CT设备在时间轴的方向上以及在图像空间中的各空间轴的方向上对通过断层摄影产生的时序二维图像或时序三维图像执行四维或三维自适应空间滤波，从而提高图像质量并且减小患者放射剂量。根据本发明的第十一方面，提供了一种X射线CT设备，其包括数据采集装置，其具有X射线发生器和二维X射线区域检测器，该检测器与所述X射线发生器相对并且具有矩阵结构，该数据采集装置围绕位于所述X射线发生器和X射线区域检测器之间的旋转中心，以便采集躺在所述X射线发射器和X射线区域检测器之间的对象的投影数据项；图像重建装置，其用于根据所采集的投影数据项重建图像；后处理装置，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置，其用于显示经过后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置，其用于指定放射摄影条件。所述X射线CT设备进一步包括预处理装置，该预处理装置包括用于从包含在通过断层摄影产生的时变投影数据项中的像素当中选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上(即在x、y和z方向上)相邻的像素的装置，并且还包括用于对所选择的相邻像素执行自适应空间滤波的装置，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所代表的平面。根据第十一方面的X射线CT设备在时间轴的方向上以及在投影数据空间中的各空间轴的方向上对通过断层摄影产生的时序二维图像或时序三维图像执行四维或三维自适应空间滤波，从而提高图像质量并且减小患者放射剂量。根据本发明的第十二方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十一方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，作为所选择的相邻像素，选择其值统计地与空间滤波器中心对准的聚焦像素的值接近的像素。由于当处理不仅在各空间轴的方向上而且在时间轴的方向上相邻的像素时、均匀像素被采样并且然后被处理，因此根据本发明的第十二方面的X射线CT设备可以更有效地减小噪声。根据本发明的第十三方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十二方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，根据本发明的第十三方面的X射线CT设备包括这样的数据采集装置，该数据采集装置包括一个弧形多阵列X射线检测器以作为所述具有矩阵结构的二维X射线区域检测器。由于所述弧形多阵列X射线检测器，因此根据第十三方面的X射线CT设备可以在一次旋转数据采集期间生成多个断层摄影图像，从而重建三维图像，其中所述断层摄影图像表示在z方向上相继的对象的各截面。多次旋转数据采集提供时序三维图像。根据本发明的第十四方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十二方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，根据本发明的第十四方面的X射线CT设备包括这样的数据采集装置，该数据采集装置包括一个平面二维X射线区域检测器或多个平面二维X射线区域检测器以作为所述具有矩阵结构的二维X射线区域检测器。由于利用一个平面二维X射线区域检测器或多个平面二维X射线区域检测器实现的二维X射线区域检测器，根据第十四方面的X射线CT设备可以在一次旋转数据采集期间生成多个断层摄影图像，从而重建三维图像，其中所述断层摄影图像表示在z方向上相继的对象的各截面。此外，多次旋转数据采集提供时序三维图像。根据本发明的第十五方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十四方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，根据本发明的第十五方面的X射线CT设备包括这样的图像重建装置，该图像重建装置采用三维图像重建作为所述图像重建。由于根据第十五方面的X射线CT设备采用三维图像重建作为所述图像重建，因此即使当采用在z方向上较宽的二维X射线区域检测器时，也可以重建在z方向上更均匀的断层摄影图像。因此，基于断层摄影图像产生的时序三维图像在z方向上是均匀的。所以可以在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上更有效地执行四维或三维空间滤波。此外，当采用三维图像重建时，表示落在z方向上的较宽范围内的对象的各截面的多个断层摄影图像可以通过螺旋扫描而被重建。一般来说，当时间轴上的一点在螺旋扫描期间改变到另一点时，由三维图像表示的z方向上的截面范围的重叠程度有限。与此相对，当时间轴上的一点在螺旋扫描期间改变到另一点时，由三维图像表示的z方向上的截面范围的重叠程度较大。最后，可以类似地在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上更有效地执行四维或三维空间滤波。根据本发明的第十六方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十五方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于本发明的第十六方面的X射线CT设备包括这样的后处理装置，该后处理装置对通过电影扫描产生的断层摄影图像执行后处理。当根据第十六方面的X射线CT设备使用二维X射线区域检测器执行电影扫描时，各表示在z方向上具有特定宽度的对象的截面范围的多组断层摄影图像被时序地重建。所述多组断层摄影图像构成时序三维图像。可以类似地在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上执行四维或三维空间滤波。根据本发明的第十七方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十五方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，本发明的第十七方面的X射线CT设备包括这样的后处理装置，该后处理装置对通过螺旋扫描产生的断层摄影图像执行后处理。根据第十七方面的X射线CT设备包括二维X射线区域检测器。当采用三维图像重建作为所述图像重建时，表示在z方向上具有特定宽度的对象的截面范围的多个断层摄影图像通过螺旋扫描在某个时刻被重建。尤其当螺距被设置为1或更小时，在一个时刻下在z方向上具有特定宽度的范围与在下一时刻下在z方向上具有特定宽度的范围的重叠程度较大。可以类似地在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上对图像执行四维或三维空间滤波，所述图像表示落在由所述重叠范围所共有的重复部分内的各截面。根据本发明的第十八方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十七方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，根据本发明的第十八方面的X射线CT设备包括接收噪声指数值的放射摄影条件指定装置；以及后处理装置，其为了后处理的目的而在所述噪声指数值的基础上优化时序三维(四维)空间滤波。在根据第十八方面的X射线CT设备中，当扫描其形状在z方向上逐区域变化的对象时，即使放射摄影条件保持不变，在z方向上并置的各截面的图像之间，受到图像中的噪声影响的图像质量也不是恒定的。因此，限定四维或三维空间滤波并且与时间轴的方向以及各空间轴的方向有关的参数随着作为目标值的噪声指数值而变化，所述噪声指数值被指定为放射摄影条件的其中之一。因此，对于z方向上的每个位置优化了四维或三维空间滤波。最后，图像质量在z方向上变得接近于均匀。根据本发明的第十九方面，提供了一种除了以下区别之外与根据第八至第十八方面当中的任一方面的X射线CT设备完全相同的X射线CT设备，所述区别在于，本发明的第十九方面的X射线CT设备包括这样的放射摄影条件指定装置，该装置根据噪声指数值优化放射摄影条件。在根据第十九方面的X射线CT设备中，当扫描其形状在z方向上逐区域变化的对象时，如果图像质量必须在z方向上保持恒定，则被指定为放射摄影条件的其中之一的噪声指数值被用作目标值以优化参数，所述参数限定四维或三维空间滤波并且与时间轴的方向以及各空间轴的方向有关。如果图像质量在z方向上并未变得接近于均匀，则为了使图像质量在z方向上均匀，放射摄影条件在z方向上变化。当管电流在z方向上变化并且执行空间滤波时，图像质量在z方向上变得接近于均匀。作为本发明提供的一个优点，关于时间轴的方向以及所有空间轴的方向的多条信息可以被用于提高四维图像、三维图像或N维图像的质量，所述四维图像是时变三维图像并且由时序三维图像组成，所述三维图像是时变二维图像并且由时序二维图像组成，所述N维图像是时变N-1维图像并且由时序N-1维图像组成。此外，作为本发明提供的另一优点，关于时间轴的方向以及各空间轴的方向的多条信息可以被用于提高通过常规(轴向)扫描或电影扫描产生的时序三维图像或时序二维图像的质量，所述常规(轴向)扫描或电影扫描由包括矩阵型二维区域X射线检测器的X射线CT设备执行，所述矩阵型二维区域X射线检测器由多阵列X射线检测器或平板X射线检测器所代表。因此，可以用更小的X射线剂量实现目标图像质量。通过对于附图中示出的本发明的优选实施例的以下描述，本发明的其他目标和优点将变得显而易见。图1的框图示出了根据本发明的一个实施例的X射线CT设备。图2的示意图示出了X射线发生器(X射线管)和多阵列X射线检测器的旋转。图3的流程图概述了将在根据本发明的实施例的X射线CT设备中执行的动作。图4是描述预处理的流程图。图5是描述三维图像重建的流程图。图6的概念图示出了把线投影到X射线传播方向上的视场内。图7的概念图示出了投影到检测器的表面上的线。图8的概念图示出了将投影数据项Dr(view，x，y)投影到视场上。图9的概念图示出了代表视场中的各像素点的背投影像素数据项D2。图10的示意图示出了通过逐像素地对从所有视角产生的各组背投影像素数据项D2求和而产生背投影数据项D3。图11的概念图示出了把线投影到X射线传播方向上的圆形视场内。图12显示了常规的三维图像滤波器。图13(a)示出了在各个时刻通过螺旋扫描产生的断层摄影图像；图13(b)显示了在各个时刻通过电影扫描产生的断层摄影图像。图14(a)示出了一个三维图像，其中断层摄影图像的切片厚度对应于断层摄影图像间隔；图14(b)示出了一个三维图像，其中所述切片厚度大于断层摄影图像间隔。图15的示意图涉及四维空间滤波器的四维扫描。图16示出了对其应用四维空间滤波器的邻域(80个近邻)。图17示出了对其应用四维空间滤波器的邻域(624个近邻)。图18示出了用于减小噪声的四维空间滤波器的一个例子(其具有在四维中限定的3个系数)。图19示出了用于减小噪声的四维空间滤波器的一个例子(其具有在四维中限定的5个系数)。图20示出了用于减小噪声并且取决于CT数值的四维空间滤波器的一个例子。图21示出了用于增强对比度及减小噪声并且取决于CT数值的四维空间滤波器的一个例子。图22的流程图描述了取决于像素值(CT数值)的空间滤波。图23的流程图描述了取决于邻域的属性的空间滤波。图24示出了三维MPR显示器或三维显示器的一个例子。图25(a)示出了一种情况，其中邻域的属性类似于聚焦像素的属性，图25(b)示出了一种情况；其中邻域的属性并不类似于聚焦像素的属性；图25(c)显示了聚焦像素和邻域。具体实施例方式下面将通过采用所示的实施例作为例子来描述本发明。需要注意的是，本发明并不局限于所述实施例。图1的框图示出了根据本发明的一个实施例的X射线CT设备的构造。X射线CT设备100包括操作员控制台1、放射摄影台10以及扫描器台架20。操作员控制台1包括接收操作员的输入的输入装置2；执行预处理、图像重建、后处理以及其他处理的中央处理单元3；数据收集缓冲器5，其中收集了由扫描器台架20所采集的X射线检测器数据项；监视器6，在其上根据通过对X射线检测器数据项执行预处理而产生的投影数据项来显示重建的断层摄影图像；以及存储装置7，其中存储了程序、X射线检测器数据项、投影数据项和X射线断层摄影图像。放射摄影台10具有对象躺在其上的摇床12，并且该摇床被插入或拉出扫描器台架20的膛孔。摇床12由合并在放射摄影台10中的电动机相对于放射摄影台10上升、下降或直线地移动。扫描器台架20包括X射线管21、X射线控制器22、准直器23、多阵列X射线检测器24、数据采集系统(DAS)25、控制X射线管21和围绕对象的身体轴旋转的其它部件的旋转器控制器26以及将控制信号传送到操作员控制台1和放射摄影台10或者从操作员控制台1和放射摄影台10传送控制信号的控制单元29。扫描器台架倾斜控制器27允许将扫描器台架20相对于z方向前倾或后倾大约±30°。图2的示意图示出了X射线管21和多阵列X射线检测器24的几何安排。X射线管21和多阵列X射线检测器24围绕旋转中心IC旋转。假设垂直方向是y方向，水平方向是x方向，并且垂直于x和y方向的台前进方向是z方向，则X射线管21和多阵列X射线检测器24在其上旋转的平面是xy平面。此外，摇床12的移动方向是z方向。X射线管21产生X射线束，该X射线束被称为锥面射束CB。当锥面射束CB的中心轴的方向平行于y方向时，X射线管应位于0°的视角处。多阵列X射线检测器24例如包括256个检测器阵列。每个检测器阵列例如具有1024个检测器通道。换句话说，多阵列X射线检测器24具有用来检测X射线的多个X射线检测器元件，所述X射线检测器元件以矩阵的形式排成阵列或者在通道的方向上和阵列的方向上并置，其中旋转器15在所述通道的方向上移动X射线管21从而X射线管将围绕对象旋转，而所述阵列的方向对应于旋转器15使X射线管21围绕对象所作的旋转的旋转轴的方向。X射线被辐射并且由多阵列X射线检测器24产生投影数据项。所述投影数据项然后由DAS25进行模数转换，并且通过滑环30被传送到数据收集缓冲器5。传送到数据收集缓冲器5的数据项由中央处理单元3根据从存储装置7读出的程序进行处理。断层摄影图像然后被重建，并且被显示在监视器6上。图3的流程图概述将在根据本实施例的X射线CT设备100中执行的动作。在步骤S1，假设采用螺旋扫描，X射线管21和多阵列X射线检测器24围绕对象旋转。当摇床12在放射摄影台10上被直线地移动时，X射线检测器数据项被采集。此时，在直线移动的z方向上的台位置Ztable(veiw)被附加到每个X射线检测器数据项D0(view，j，i)，所述X射线检测器数据项由视角view、检测器阵列号j和通道号i标识。当采用常规(轴向)扫描或电影扫描时，放射摄影台10上的摇床12在z方向上被固定在某个位置。所述数据采集系统旋转一次或多次以便采集X射线检测器数据项。必要时，当摇床在z方向上移动到下一个位置之后，数据采集系统旋转一次或多次以便采集X射线检测器数据项。附带说明，所述视角view是旋转器15使X射线管21围绕对象从预定位置旋转的角度。此外，检测器阵列号j是被分配给包括在多阵列X射线检测器24中并且在阵列的方向上并置的检测器元件的每一个X射线检测器阵列的编号。通道号i是被分配给包括在多阵列X射线检测器24中并且在通道的方向上并置的检测器元件的编号。此外，当位于预定视角view处的X射线管21向对象辐射X射线时，X射线检测器数据D0(view，j，i)是由一个检测器元件检测到的或者在一个通道上检测到的X射线的数据，所述检测器元件或者通道属于多阵列X射线检测器24中的X射线检测器阵列j和通道i。在直线运动的z方向上的台位置Ztable(veiw)是在扫描期间放射摄影台10的摇床12在对象的身体轴的方向z上所移动到的位置。在步骤S2，X射线检测器数据项D0(view，j，i)预处理并且被转换为投影数据项。如图4中所述，所述预处理包括步骤S21的偏移量调零，步骤S22的对数转换，步骤S23的X射线剂量校正，以及步骤S24的灵敏度校正。在步骤S3，补偿对经过预处理的投影数据项D1(view，j，i)的射束硬化的影响。假设D1(view，j，i)表示经过包括在预处理S2中的灵敏度校正S24的投影数据项，D11(view，j，i)表示经过射束硬化补偿S3的数据项，步骤S3的射束硬化补偿由公式(1)表示，该公式是多项式表达式。D11(view，j，i)＝D1(view，j，i)·(B0(j，i)+B1(j，i)·D1(view，j，i)+B2(j，i)·D1(view，j，i)2)(1)此时，由于对包括在X射线检测器中的每个检测器阵列j执行射束硬化补偿，因此如果作为放射摄影条件的其中之一的管电压在各次数据采集之间有所差异，则一个检测器阵列与另一个检测器阵列的X射线能量特性的差异可以被补偿。在步骤S4，执行z滤波器卷积以便在z方向(阵列的方向)上对经过射束硬化补偿的投影数据项D11(view，j，i)进行滤波。在步骤S4，其在阵列方向上的尺寸对应于5个阵列的滤波器(例如具有在阵列的方向上所限定的系数w1(ch)、w2(ch)、w3(ch)、w4(ch)和w5(ch)的滤波器)被应用于投影数据项D11(view，j，i)(其中i的范围从1到CH，j的范围从1到ROW)，所述投影数据项是通过对于在X射线管被设置在每个视角时在每次数据采集期间由所述多阵列X射线检测器所采集的数据项进行预处理而产生的，并且其经过了射束硬化补偿。该滤波器由公式(2)表示。在此，i表示通道号，j表示阵列号。Σk=15wk(j)=1---(2)]]>经过校正的数据项D12(view，j，i)由公式(3)表示。D12(view,j,i)=Σk=15(D11(view,j-k-3,i)·Wk(j))=---(3)]]>假设最大通道号为CH，最大阵列号为ROW，则导出下面给出的公式(4)和(5)。D11(view，-1，i)＝D11(view，0，i)＝D11(view，1，i)(4)D11(view，ROW，i)＝D11(view，ROW+1，i)＝D11(view，ROW+2，i)(5)此外，可以基于离图像重建的中心的距离通过逐通道地改变在阵列的方向上所应用的滤波系数来控制切片厚度。一般来说，断层摄影图像在其外围的切片厚度大于在其重建中心的切片厚度。将在阵列的方向上应用的滤波系数在断层摄影图像的中心和其外围之间有所差异。将在阵列的方向上被应用到由位于中心通道上和接近中心通道的检测器元件所采集的数据项的滤波系数被确定为具有较大方差，而将在阵列的方向上被应用到由位于外围通道上和接近外围通道的检测器元件所采集的数据项的滤波系数被确定为具有较小方差。因此，断层摄影图像的外围的切片厚度与其重建中心的切片厚度变得彼此接近。当控制上述的将在阵列的方向上应用的滤波系数以使得它们在于多阵列X射线检测器24的中心通道上和中心通道附近采集的数据项与在其外围通道上和外围通道附近采集的数据项之间不同时，断层摄影图像的中心与其外围之间的切片厚度的差异可以被控制。当为了略微增加切片厚度而控制将在阵列的方向上应用的滤波系数时，伪像和噪声都被大大减小。因此，可以控制伪像或噪声减小的程度。也就是说，将被重建为三维图像的断层摄影图像的质量(即在xy平面上获得的图像质量)可以被控制。作为另一个实施例，为了产生小切片厚度的断层摄影图像，将在阵列的方向(z方向)上应用的滤波系数可以被确定为实现一个去卷积滤波器。在步骤S5，执行重建函数卷积。具体来说，对数据项进行傅立叶变换、应用重建函数、然后进行傅立叶逆变换。假设D12(view，j，i)表示经过z滤波器卷积的数据项，D13(view，j，i)表示经过重建函数卷积的数据项，Kernel(j)表示重建函数，则重建函数卷积S5由公式(6)表示。D13(view，j，i)＝D12(view，j，i)*Kernel(j)(6)由于重建函数Kernel(j)可以独立地与由每个检测器阵列j采集的数据项进行卷积，因此与噪声和分辨率有关的一个检测器阵列的特性与另一个检测器阵列的特性之间的差异可以被补偿。在步骤S6，为了产生背投影数据项D3(x，y)，对经过重建函数卷积的投影数据项D13(view，j，i)执行三维背投影。所重建的图像是三维图像，其代表平行于与z轴垂直的平面(即xy平面)的对象的一部分。后面将参考图5描述三维背投影。在步骤S7，为了产生断层摄影图像数据D31(x，y)，对背投影数据项D3(x，y，z)执行包括图像滤波器卷积和CT数值变换的后处理。假设D31(x，y，z)表示经过三维背投影的断层摄影图像数据，D32(x，y，z)表示经过图像滤波器卷积的数据项，Filter(z)表示图像滤波器，则包括在所述后处理中的图像滤波器卷积由公式(7)表示。D32(x，y，z)＝D31(x，y，z)*Filter(z)(7)由于所述图像滤波器可以独立地与由每个检测器阵列所产生的数据项进行卷积，因此与噪声和分辨率有关的每个检测器阵列的特性与另一个检测器阵列的特性的差异可以被补偿。根据所得到的断层摄影图像数据在监视器6上显示断层摄影图像。图5是描述三维背投影的流程图(图4中的步骤S6)。在本实施例中，所重建的图像是三维图像，其代表平行于与z轴垂直的平面(即xy平面)的对象的一部分。视场P将平行于xy平面。在步骤S61，重建断层摄影图像所需的所有视角(即X射线管旋转360°或180°+扇形射束的角度所产生的视角)当中的一个被聚焦，并且从聚焦视角采样代表视场P中的各像素点的投影数据项Dr。如图6(a)和图6(b)中所示，具有排列成行和列的512个像素点并且平行于xy平面的方形场被认为是视场P。选取了一些线，例如平行于x轴并且指示y坐标为0的像素点线L0，指示y坐标为63的像素点线L63，指示y坐标为127的像素点线L127，指示y坐标为191的像素点线L191，指示y坐标为255的像素点线L255，指示y坐标为319的像素点线L319，指示y坐标为383的像素点线L383，指示y坐标为447的像素点线L447，以及指示y坐标为511的像素点线L511。通过把像素点线L0-L511在X射线传播的方向上投影到多阵列X射线检测器24的表面上而产生的形成线T0-T511的投影数据项被认为是投影数据项Dr(view，x，y)，其代表像素点线L0-L511。在此，x和y值对应于x坐标和y坐标，其代表包括在断层摄影图像数据中的每个像素的位置。X射线传播的方向由X射线管21中的焦点、每个像素点和多阵列X射线检测器24的几何位置确定。由于包括在每个X射线检测器数据D0(view，j，i)中的z坐标z(view)被提供为在直线运动的z方向上的台位置Ztable(view)，因此即使在加速和减速期间采集X射线检测器数据D0(view，j，i)，也可以关于包括所述焦点和多阵列X射线检测器的几何数据采集系统精确地计算X射线传播的方向。一条线的一部分可以例如按照与线T0的一部分离开多阵列X射线检测器24相同的方式在通道的方向上离开多阵列X射线检测器24，该线T0是通过将像素点线L0在X射线传播的方向上投影到多阵列检测器24的表面上而产生的。在这种情况下，形成该线的各投影数据项Dr(view，x，y)被设置为0。如果一条线的一部分在z方向上离开，则丢失的投影数据项Dr(view，x，y)被内插。因此，代表视场P中的各像素点的投影数据项Dr(view，x，y)可以如图8中所示被采样。返回参考图5，在步骤S62，将投影数据项Dr(view，x，y)乘以任一个锥形射束重建加权系数，以便产生如图9中所示的投影数据项D2(view，x，y)。下面将描述锥形射束重建加权系数w(i，j)。在扇形射束图像重建的情况下，假设γ表示连结位于视角view为βa的X射线管21中的焦点和视场(xy平面)中的像素点g(x，y)的直线与X射线束的中心轴Bc相交所成的角，并且βb表示相反的视角veiw，该相反的视角βb被提供为βa+180°-2γ。假设αa和αb表示穿过视场P中的像素点g(x，y)的X射线束和相反的X射线束与视场P相交所成的角，锥形射束重建加权系数ωa和ωb取决于所述角度。通过把投影数据项乘以任一个锥形射束重建加权系数来根据公式(8)执行求和，从而计算背投影像素数据项D2(0，x，y)。D2(0，x，y)＝ωa·D2(0，x，y)_a+ωb·D2(0，x，y)_b(8)在此，D2(0，x，y)_a表示包括在视角βa中的投影数据项，D2(0，x，y)_b表示包括在视角βb中的投影数据项。取决于相反的射束的锥形射束重建加权系数ωa和ωb的和是1，也就是说ωa+ωb＝1。由于把投影数据项乘以任一个锥形射束重建加权系数ωa和ωb并且然后求和，因此可以减小锥角伪像。例如，可以如下所述地计算锥形射束重建加权系数ωa和ωb。假设γmax表示扇形射束角的一半，可以根据下面列出的等式(9)、(10)、(11)、(12)、(13)和(14)来计算锥形射束重建加权系数ωa和ωb。在此，ga表示与X射线束相关的加权系数，gb表示与相反的X射线束相关的加权系数。ga＝f(γmax，αa，βa)(9)gb＝f(γmax，αb，βb)(10)xa＝2·gaq/(gaq+gbq)(11)xb＝2·gbq/(gaq+gbq)(12)ωa＝xa2·(3-2xa)(13)ωb＝xb2·(3-2xb)(14)在此，例如q等于1。例如，假设ga和gb是提供0和{(π/2+γmax)·|βa|}之间的较大者的max[]的函数，则如下改写ga和gbga＝max·|tan(αa)|(15)gb＝max·|tan(αb)|(16)在扇形射束图像重建的情况下，将代表视场P中的各像素点的投影数据项乘以距离系数。该距离系数被提供为(r1/r0)2，其中r0表示从X射线管21中的焦点到检测器元件的距离，所述检测器元件属于包括在多阵列X射线检测器24中的检测器阵列j和通道i并且检测投影数据Dr，r1表示从X射线管21中的焦点到投影数据Dr所代表的视场P中的像素点的距离。在平行射线束图像重建的情况下，代表视场P中的各像素点的投影数据项仅仅乘以任一个锥形射束重建加权系数w(i，j)。在步骤S63，如图10中所示，投影数据项D2(view，x，y)被逐像素地加到事先被清除的背投影数据项D3(x，y)上。在步骤S64，对于重建断层摄影图像所需的所有视角(即X射线管旋转360°(或者180°+扇形射束的角度)所产生的视角)重复步骤S61到S63，从而产生如图10中所示的背投影数据项D3(x，y)。如图11(a)和图11(b)中所示，视场P可以不是方形的，而可以是直径对应于512个像素的圆形场。因此，X射线CT设备通过遵循以下描述的步骤来执行前述图像重建，从而重建每个断层摄影图像。在步骤S1，执行数据采集。在步骤S2，执行预处理。在步骤S3，执行射束硬化补偿。在步骤S4，执行z滤波器卷积。在步骤S5，执行重建函数卷积。在步骤S6，执行三维背投影。在步骤S7，执行后处理。为了重建表示在z方向上相继的对象的各截面的断层摄影图像，重复地执行用于重建断层摄影图像的图像重建，由此产生由表示在z方向上相继的各截面的相继断层摄影图像所组成的三维图像。将在下面描述步骤S8的后续的时序三维空间滤波。图13示出了在步骤S7产生的时序螺旋扫描和电影扫描图像。在采用多阵列X射线检测器24的X射线CT设备中，当采用螺旋扫描并且执行三维图像重建时，不仅可以产生一个断层摄影图像h(t1，z)而是可以产生多个(即N个)断层摄影图像h(t1，z1)、h(t1，z2)...h(t1，zN-1)和h(t1，zN)。在这种情况下，图像h(ti，zi)和h(tk，z1)可以被重建，从而它们将表示对象的相同截面。换句话说，在不同时刻重建的多个断层摄影图像可以表示相同的截面，所述截面的位置由相同的z坐标表示。图13(a)示出了通过采用电影扫描构造的图像。在此，在z方向上的某个位置处执行一次旋转数据采集或者多次旋转数据采集。因此，下面列出的时序断层摄影图像被重建在时刻t1重建的断层摄影图像c(t1，z1)、c(t1，z2)...c(t1，zN-1)和c(t1，zN)在时刻t2重建的断层摄影图像c(t2，z1)、c(t2，z2)...c(t2，zN-1)和c(t2，zN)在时刻t3重建的断层摄影图像c(t3，z1)、c(t3，z2)...c(t3，zN-1)和c(t3，zN)-----在时刻tM重建的断层摄影图像c(tM，z1)、c(tM，z2)...c(tM，zN-1)和c(tM，zN)当以所表示的截面在z方向上排列的顺序组合断层摄影图像c(t，z1)、c(t，z2)...c(t，zN-1)和c(t，zN)时，表示在某个时刻下获得的对象的状态的三维图像Cine3D(t)被产生。因此，表示在时刻t1到tM获得的对象的状态的三维图像被产生。所述三维图像将被称为时序三维图像。为了检测断层摄影图像中的时变变化(其中所述断层摄影图像表示位于z方向上的某个位置处的对象的截面)，断层摄影图像c(t1，zi)、c(t2，zi)、c(t3，zi)...和c(tM，zi)作为时序断层摄影图像而被采样。图13(b)示出了通过采用螺旋扫描重建的图像。时序地重建以下断层摄影图像在时刻t1重建的断层摄影图像h(t1，z1)、h(t1，z2)...h(t1，zN-1)和h(t1，zN)在时刻t2重建的断层摄影图像h(t2，z2)、h(t2，z3)...h(t2，zN)和h(t2，zN+1)在时刻t3重建的断层摄影图像h(t3，z3)、h(t3，z4)...h(t3，zN+1)和h(t3，zN+2)-----在时刻tM重建的断层摄影图像h(tM，zM)、h(tM，zM+1)...h(tM，zN+M-2)和h(tM，zN+M-1)为了检测断层摄影图像中的时变变化(其中所述断层摄影图像表示位于z方向上的某个位置处的对象的截面)，时序断层摄影图像h(t1，zN)、h(t2，zN)、h(t3，zN)...被采样。假设确立了M＜N，当按照所表示的各截面在z方向上的排列顺序来组合断层摄影图像h(t，zM)、h(t，zM+1)...和h(t，zN)时，表示从z坐标zM到z坐标zN的对象范围的三维图像Helical3D(t)被产生。因此，表示在时刻t1到tM获得的对象的范围的三维图像作为时序三维图像而被产生。由断层摄影图像h(t1，zM)、h(t1，zM+1)...和h(t1，zN)组成的三维图像由断层摄影图像h(t2，zM)、h(t2，zM+1)...和h(t2，zN)组成的三维图像-----由断层摄影图像h(tM，zM)、h((tM，zM+1)...和h(tM，zN)组成的三维图像当螺距小于1时，如图13(b)中所示，由在一个时刻下重建的一组断层摄影图像表示的在z方向上延伸的对象范围与由在另一时刻下重建的另一组断层摄影图像表示的对象范围的重叠程度很大。此外，无论采用螺旋扫描还是电影扫描，切片厚度可以如图14(a)中所示对应于断层摄影图像间隔。另外，切片厚度可以如图14(b)中所示大于断层摄影图像间隔，以便减小图像中的噪声。在图3中的步骤S8，对于通过电影扫描或螺旋扫描产生的时序三维图像执行四维空间滤波。图15的示意图涉及四维空间滤波器与时序三维图像的卷积，所述时序三维图像是在时刻tn-1、tn和tn+1产生的三维图像并且组成一个四维图像。作为四维空间滤波器的一个例子，图16示出了一个四维空间滤波器，该四维空间滤波器具有在四维中限定的三个滤波系数，并且被应用于由80个近邻组成的邻域；图17示出了一个四维空间滤波器，该四维空间滤波器具有在四维中限定的五个滤波系数，并且被应用于由624个近邻组成的邻域。图16(a)和图17(a)是示出四维空间滤波器的概念图。图16(b)和图17(b)的概念图示出了聚焦像素和相邻像素，所述相邻像素是当每个四维空间滤波器被用于对时序地排列并且在各个时刻产生的每个三维图像执行三维空间滤波时而被选择的。如图15中所示，当四维空间滤波器与在时刻tn产生的三维图像进行卷积时，执行下述处理。例如，当具有在四维中限定的三个滤波系数的四维空间滤波器被卷积时，所得到的三维图像由下面列出的公式(17)表示。附带说明，将与在每个时刻产生的每个三维图像进行卷积的三维空间滤波器具有如图16中所示的在三维中限定的三个滤波系数。在下面的公式中，星号*表示卷积。在时刻tn产生的并且经受四维空间滤波器卷积的三维图像＝(在时刻tn-1产生的三维图像)*(在时刻tn-1采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn产生的三维图像)*(在时刻tn采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn+1产生的三维图像)*(在时刻tn+1采用的三维空间滤波器)(17)当具有在四维中限定的五个滤波系数的四维空间滤波器被卷积时，所得到的三维图像由下面列出的公式(18)表示。附带说明，将与在每个时刻产生的三维图像卷积的三维空间滤波器具有如图17中所示的在三维中限定的五个滤波系数。(在时刻tn产生的并且经受四维空间滤波器卷积的三维图像)＝(在时刻tn-2产生的三维图像)*(在时刻tn-2采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn-1产生的三维图像)*(在时刻tn-1采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn产生的三维图像)*(在时刻tn采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn+1产生的三维图像)*(在时刻tn+1采用的三维空间滤波器)+(在时刻tn+2产生的三维图像)*(在时刻tn+2采用的三维空间滤波器)(18)此外，当空间滤波器被卷积时，所述空间滤波器如图15中所示逐一地扫描过各像素。下面列出的各组三个数值指示像素的位置，其中每个像素位置由t轴上的扫描位置、z轴上的扫描位置和y轴上的扫描位置代表。0-1-1→0-1-2→0-1-3→...→0-2-1→0-2-2→0-2-3→...→...→1-1-1→1-1-2→1-1-3→...→1-2-1→1-2-2→1-2-3→...→...因此，四维空间滤波器与在时刻tn产生的三维图像进行卷积。当四维空间滤波器与时序三维图像卷积时，该四维空间滤波器不仅与在时刻tn产生的三维图像进行卷积，而且还与在所需的时间间隔内产生的图像进行卷积，所述时间间隔包括时刻t1、t2...tn-1、tn+1...和tN。图18显示了具有在四维中限定的三个滤波系数并且用于减小噪声的四维空间滤波器的一个例子。在图18中，a、b和c表示对应的像素值与之相乘的空间滤波系数。例如，a被设置为0.36，b被设置为0.05，c被设置为0.01。在这种情况下，如图18中所示，在时刻tn产生的聚焦像素的值被乘以值为0.36的空间滤波系数a。在x、y和z方向上与该聚焦像素相邻并且在相同时刻tn产生的像素的值被乘以值为0.05的空间滤波系数b。此外，在与聚焦像素相同的时刻tn产生的、并且在xy平面上与x和y方向相交成45°的方向上以及在xz平面上与x和z方向相交成45°的方向上紧邻聚焦像素的像素的值被乘以值为0.01的空间滤波系数c。此外，在xyz空间中位于与在时刻tn产生的聚焦像素相同的位置处、并且在时刻tn的前一时刻tn-1以及在时刻tn的后一时刻tn+1产生的像素的值被乘以值为0.05的空间滤波系数b。在时刻tn的前一时刻tn-1以及在时刻tn的后一时刻tn+1产生的并且在x、y和z方向上与和所述聚焦像素相同的xyz空间中的位置相邻的像素的值被乘以值为0.01的空间滤波系数c。其后，像素与空间滤波系数的乘积被求和，并且该总和被看作是聚焦像素的值。图19示出了具有在四维中限定的五个滤波系数并且用于减小噪声的四维空间滤波器的一个例子。在图19中，a、b和c表示对应的像素值与之相乘的空间滤波系数，并且例如分别被设置为0.76、0.01和0.005。在这种情况下，如图19中所示，在时刻tn产生的聚焦像素的值被乘以值为0.76的空间滤波系数a。在x、y和z方向上紧邻该聚焦像素并且在与聚焦像素相同的时刻tn产生的像素的值被乘以值为0.01的空间滤波系数b。与分别在x、y和z方向上紧邻聚焦像素的像素相邻的像素的值被乘以值为0.005的空间滤波系数c。此外，在与聚焦像素相同的时刻tn产生的、并且在xy平面上与x和y方向相交成45°的方向上以及在xz平面上与x和z方向相交成45°的方向上紧邻该聚焦像素的像素的值被乘以值为0.05的空间滤波系数c。此外，在xyz空间中位于与在时刻tn产生的聚焦像素相同的位置处、并且在时刻tn的前一时刻tn-1以及在时刻tn的后一时刻tn+1产生的像素的值被乘以值为0.01的空间滤波系数b。此外，在时刻tn的前一时刻tn-1以及在时刻tn的后一时刻tn+1产生的并且在x、y和z方向上与和所述聚焦像素相同的xyz空间中的位置紧邻的像素的值被乘以值为0.05的空间滤波系数c。在xyz空间中位于与在时刻tn产生的聚焦像素相同的位置处、并且在时刻tn的前一时刻之前的时刻tn-2以及在时刻tn的后一时刻之后的时刻tn+2产生的像素的值被乘以值为0.05的空间滤波系数c。其后，像素与空间滤波系数的乘积被求和，并且该总和被看作是聚焦像素的值。包括在四维空间滤波器中的并且用于减小噪声的各空间滤波器是无源滤波器，无论聚焦像素如何以及无论是什么像素与聚焦像素相邻，所述滤波器实施特定的空间滤波。图20示出了用于减小噪声并且取决于CT数值的四维空间滤波器的一个例子，图21示出了用于减小噪声以及增强对比度并且取决于CT数值的四维空间滤波器的一个例子。在由每个四维空间滤波器实施的空间滤波中，将被卷积的空间滤波系数根据CT数值而变化。图20(a)和图21(a)示出了包含在三维图像数据中的像素滤波的场景。在此，a、b和c表示像素值与之相乘的空间滤波系数。图20(b)和图21(b)图形地示出了包括在被用于滤波的第一和第二滤波器中的空间滤波系数的总和与各个像素所代表的CT数值的关系。在所述X射线CT设备中，空间滤波根据作为CT数值的聚焦像素的值或者根据像素表示哪种类型的图像而变化。换句话说，基于聚焦像素表示区域中的什么组织(例如，基于聚焦像素表示软组织、骨组织或者肺野中的组织)来切换将被卷积的滤波器。一般来说，当聚焦像素表示软组织时，由于要求更平滑的图像质量，因此采用用于减小噪声的空间滤波器。当聚焦像素表示骨组织或者肺野中的组织时，由于要求显现细微结构，因此采用用于增强对比度或者增强高频分量的空间滤波器。具体而言，如图20(a)中所示，图19中所示的其空间滤波系数a、b和c分别被设为0.28、0.05和0.01的第一滤波器以及其空间滤波系数a、b和c分别被设为1、0和0的第二滤波器被使用。如图20(b)中所示，根据CT数值，把由第一滤波器限定的空间滤波系数切换到由第二滤波器限定的空间滤波系数，反之亦然。因此，第一和第二滤波器被切换。类似地，如图21(a)中所示，图19中所示的其空间滤波系数a、b和c分别被设为2.12、-0.1和-0.01的第一滤波器以及其空间滤波系数a、b和c分别被设为0.76、0.01和0.005的第二滤波器被使用。如图21(b)中所示，根据CT数值，把由第一滤波器限定的空间滤波系数切换到由第二滤波器限定的空间滤波系数，反之亦然。因此，第一和第二滤波器被切换。图22的流程图描述了取决于CT数值的空间滤波。在步骤F1，将与像素值(CT数值)的特定范围R1、R2...和RN卷积的空间滤波器Fk被从多个空间滤波器中选择出来。此时，像素值(CT数值)的所述范围R1、R2...和RN应当覆盖所有的CT数值而且不重叠。也就是说，所述范围被确定成由下面列出的公式(19)和(20)表示。然而，RK表示由范围RK中的CT数值的下限和其上限指示的CT数值的每个范围。R1∩R2∩......∩RN＝φ(空集)(19)R1∪R2∪......∪RN＝各集合之和(20)在步骤F2，i、j和k值被初始化为1。因此，对于空间滤波执行初始化。在此，i表示指示包含在断层摄影图像数据中的像素位置的x坐标，j表示指示像素位置的y坐标，k表示被分配给CT数值范围的数值。在步骤F3，由将被空间滤波的聚焦像素G(i，j)所代表的CT数值被检查，以便看它是否落在像素值(CT数值)的范围RK(图像数据(断层摄影图像数据)G(i，j)具有排成行和列的N个像素)之内。如果是的话，则控制转到步骤F5。否则，控制转到步骤F4。在步骤F4，k值递增1，也就是被设置为k+1。控制然后返回到步骤F3。在步骤F5，与像素值(CT数值)的范围RK相关联的空间滤波器FK与各像素值进行卷积。在步骤F6，检查i值以看它是否等于N。如果是的话，则控制转到步骤F8。否则，控制转到步骤F7。在此，N表示由像素的数量指示的断层摄影图像数据的大小。在步骤F7，i值递增1，也就是被设置为i+1。控制然后返回到步骤F3。在步骤F8，i值被设置为1。在步骤F9，检查j值以看它是否等于N。如果是的话，则终止处理。否则，控制转到步骤F10。在步骤F10，j值递增1，也就是被设置为j+1。控制然后返回到步骤F3。当采用时序三维空间滤波或者四维空间滤波作为空间滤波时，可以根据CT数值的范围有效地执行合适的空间滤波。到此为止已经描述了取决于聚焦像素的值的空间滤波。当不仅考虑聚焦像素的属性而且考虑相邻像素的属性来执行空间滤波时，可以更适当地执行所述空间滤波。图25(a)和图25(b)各示出了一个直方图，其指示属于聚焦像素的邻域的各像素的值以及聚焦像素的值与属于该邻域的各像素的值的关系。在图25(a)和图25(b)中，m表示属于该邻域的像素的值的平均值，s表示包括在该邻域中的任何像素值的标准偏差，a表示常数。在此，作为例子采用CT数值来表示图像数据的属性。对于表示图像数据的属性的任何其它值也是如此。如图25(c)中所示，当指示聚焦像素的位置的坐标为坐标(i，j)时，由范围从i-b到i+b的x坐标和范围从j-c到j+c的y坐标限定的范围将被看作是一个邻域。图25(a)涉及这样一种情况，其中所述邻域的属性类似于聚焦像素的属性；图25(b)涉及这样一种情况，其中所述邻域的属性并不类似于聚焦像素的属性。在图25(a)中，聚焦像素的值落在从(m-a·s)到(m+a·s)的范围内，其中m表示属于该邻域的各像素的值的平均值，s表示该邻域中的每个像素值的标准偏差。在图25(b)中，聚焦像素的值没有落在从(m-a·s)到(m+a·s)的范围内，其中m表示属于该邻域的各像素的值的平均值，s表示该邻域中的每个像素值的标准偏差。换句话说，在图25(a)中，聚焦像素的属性类似于所述邻域的属性。然而，在图25(b)中，聚焦像素的属性并不类似于该邻域的属性。也就是说，聚焦像素被看作是具有不同属性的像素。基于前述标准确定聚焦像素的属性是否类似于邻域的属性。因此，可以正确地应用适合于每种情况的空间滤波器。图23的流程图描述了取决于邻域的属性并且应用了前述思想的空间滤波。在步骤F101，将被用于区分聚焦像素的值与相邻像素的值的阈值a以及将被用于指示邻域的大小b×c的参数被确定。因此，空间滤波所需的参数被指定。在步骤F102，i和j值被初始化为1。因此，实现了对于空间滤波的初始化。在步骤F103，在聚焦像素G(i，j)的每个邻域(G(i-b，j)，G(i+b，j))和(G(i，j-c)，G(i，j+c))中的各像素值的平均值m以及在每个邻域中的每个像素值的标准偏差s被计算。在步骤F104，检查聚焦像素G(i，j)的值以看它是否落在从像素值(CT数值)(m-a·s)到像素值(m+a·s)的范围内。如果是的话，则控制转到步骤F105。否则，控制转到步骤F106。在步骤F105，滤波器F1被卷积。其后，控制转到步骤F107。在步骤F106，滤波器F2被卷积。其后，控制转到步骤F107。在步骤F107，检查值i以看它是否等于N。如果是的话，则控制转到步骤F109。否则，控制转到步骤F108。在步骤F108，值i递增1，也就是被设置为i+1。控制然后返回到步骤F103。在步骤F109，值i被初始化为1。在步骤F110，检查值j以看它是否等于N。如果是的话，则终止处理。否则，控制转到步骤F111。在步骤F111，值j递增1，也就是被设置为j+1。控制然后返回到步骤F103。当采用时序三维空间滤波或四维空间滤波作为空间滤波时，可以根据邻域的属性有效地执行空间滤波。在图3中的步骤S9，执行四维空间滤波以便减小噪声或者增强对比度，并且显示所得到的断层摄影图像。另外，如图24中所示，执行三维MPR显示或者三维显示。MPR显示是一种显示利用zx平面、zy平面或者任何其它倾斜平面转换的三维图像的显示方法，所述三维图像由多个断层摄影图像组成。根据本实施例，关于时间轴和所有空间轴的方向的多条信息被用于提高四维图像、三维图像或N维图像的质量，所述四维图像是时变三维图像并且由时序三维图像组成，所述三维图像是时变二维图像并且由时序二维图像组成，所述N维图像是时变N-1维图像并且由时序N-1维图像组成。根据本实施例，关于时间轴和各空间轴的方向的多条信息被用于提高通过常规(轴向)扫描、电影扫描或螺旋扫描产生的时序三维图像或时序二维图像的质量，所述扫描由包括矩阵型二维区域X射线检测器的X射线CT设备执行，所述矩阵型二维区域X射线检测器由多阵列X射线检测器或者平板X射线检测器代表。因此，可以用更小的X射线剂量实现目标图像质量。如上所述，根据本实施例的X射线CT设备100根据通过用X射线扫描对象所产生的投影数据项在时间轴的方向上顺序地重建三维图像，该三维图像由对象的断层摄影图像组成。在本实施例中，中央处理单元3对在时间轴的方向上相继产生的三维图像进行空间滤波，并且也在时间轴的方向对它们进行滤波。例如，在各空间轴的方向上以及在时间轴的方向上执行用于消除噪声或增强对比度的滤波。在监视器6上，由中央处理单元3滤波的三维图像与其所产生的时刻相关联地被相继显示。由于甚至在时间轴的方向上执行滤波，因此本实施例可以提高在时间轴的方向上相继产生的三维图像的质量。此外，在本实施例中，中央处理单元3可以执行多种类型的滤波。根据聚焦像素的值顺序地选择、并且对包含在重建三维图像数据中的该聚焦像素执行所述多种类型的滤波当中的任何一种。例如，基于聚焦像素的值顺序地选择所述多种类型的滤波当中的任何一种。另外，基于聚焦像素的值和与聚焦像素相邻的像素的值的差顺序地选择所述多种类型的滤波当中的任何一种。其后，中央处理单元3相继地对包含在对应的三维图像数据项中的聚焦像素执行所选类型的滤波，其中所述三维图像数据项在时间轴的方向上被相继地产生。例如，当聚焦像素的值落在预定范围内时，该像素值被按照原样提供。当聚焦像素的值落在预定范围之外时，经过用于消除噪声的滤波的该聚焦像素的值被提供为像素值。因此，根据本实施例，在时间轴的方向上相继重建的三维图像的质量可以得到提高。需要注意的是，本发明并不局限于前述实施例，而是可以采用各种变型。例如，可以采用基于已知的Feldkamp方法的三维图像重建方法或者可以采用任何其它三维重建方法。在前述实施例中，具有在检测器阵列的方向(z方向)上限定的不同系数的滤波器被与各图像数据项进行卷积，以便调节由各检测器阵列所产生的图像数据项中的图像质量的变化。因此，实现了把易受伪像或噪声影响的切片厚度和图像质量在由各检测器阵列所产生的数据项上保持均匀。可以设想滤波系数的各种集合，并且将证明其同样有效。本发明不仅可以应用于医疗用的X射线CT设备，而且可以应用于工业用的X射线CT设备或者X射线CT设备与任何其它模块的组合，比如X射线CT-PET系统或者X射线CT-SPECT设备。在取决于像素值的空间滤波的例子中，采用了噪声减小滤波器和对比度增强滤波器。作为另一选择，具有任何其他能力的多个空间滤波器可以被采用，并且将被证明是有效的。作为噪声减小滤波器和对比度增强滤波器，采用了将由一个空间滤波器限定的系数的各集合作为例子。无需多言，系数的任何其它集合也将被证明是有效的。在取决于邻域的属性的空间滤波的例子中，在统计技术中采用的平均值和标准偏差被用于确定聚焦像素的属性是否类似于邻域的属性。即使当采用任何其它方法时，只要将聚焦像素的属性与领域的属性进行比较并且基于某个标准做出确定，也将提供与前述实施例相同的优点。已经关于通过电影扫描或螺旋扫描产生的时序三维图像描述了所述实施例。即使当通过常规(轴向)扫描以规则的时间间隔产生断层摄影图像时，也将提供与前述实施例相同的优点。图20、图21和图22示出了取决于由聚焦像素所代表的CT数值的四维空间滤波器的例子。CT数值是代表属性的值的一个例子。代表属性的任何其它值(例如CT数值的标准偏差、其一阶导数、二阶导数或者其时间差)可以被用于实现取决于CT数值的四维空间滤波器。图23描述了取决于邻域的属性的四维空间滤波的一个例子。CT数值被用作代表属性的值的一个例子。代表属性的任何其它值(例如CT数值的标准偏差、其一阶导数、二阶导数或者其时间差)可以被用于实现取决于邻域的属性的四维空间滤波。在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以构造本发明的许多不同的实施例。应当理解的是，除了如所附权利要求书所限定的之外，本发明并不局限于在说明书中描述的特定实施例。权利要求1.一种图像处理设备(1)，包括用于接收时变三维图像的图像输入装置；用于在时间轴的方向上和各空间轴的方向上执行四维空间滤波的空间滤波器装置(3)；以及用于传送或显示经过空间滤波的三维图像的图像输出/显示装置(6)。2.一种图像处理设备(1)，包括用于接收使用N-1个时变独立参数作为基础限定的时变N-1维图像的图像输入装置；用于在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上执行N维空间滤波的空间滤波器装置(3)；以及用于传送或显示经过空间滤波的N-1维图像的图像输出/显示装置(6)。3.一种图像处理设备(1)，包括用于接收时变三维图像的图像输入装置；空间滤波器装置(3)，其用于选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上彼此相邻的像素并且对所选择的相邻像素执行自适应四维空间滤波；以及用于传送或显示经过空间滤波的三维图像的图像输出/显示装置(6)。4.一种图像处理设备(1)，包括用于接收使用N-1个时变独立参数作为基础限定的时变N-1维图像的图像输入装置；空间滤波器装置(3)，其用于选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上彼此相邻的像素并且对所选择的相邻像素执行自适应N维空间滤波；以及用于传送或显示经过空间滤波的N-1维图像的图像输出/显示装置(6)。5.根据权利要求1-4当中的任一项的图像处理设备(1)，其包括这样的空间滤波器装置(3)，该空间滤波器装置选择其值统计地接近于与空间滤波器中心对准的聚焦像素的值的那些像素作为所选择的相邻像素。6.一种X射线CT设备(100)，包括数据采集装置(20)，其用于将X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)围绕位于所述X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的旋转中心旋转，从而采集躺在所述X射线发射器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的对象的投影数据项，其中所述二维X射线区域检测器(24)具有矩阵结构并且与所述X射线发射器(21)相对；图像重建装置(3)，其用于根据所采集的投影数据项来重建图像；后处理装置(3)，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置(6)，其用于显示经过所述后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置(2)，其用于指定放射摄影条件，其中所述后处理装置(3)在x、y和z方向上对通过断层摄影产生的时变三维图像进行空间滤波，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所表示的平面。7.一种X射线CT设备(100)，包括数据采集装置(20)，其用于将X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)围绕位于所述X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的旋转中心旋转，从而采集躺在所述X射线发射器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的对象的投影数据项，其中所述二维X射线区域检测器(24)具有矩阵结构并且与所述X射线发射器(21)相对；图像重建装置(3)，其用于根据所采集的投影数据项来重建图像；后处理装置(3)，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置(6)，其用于显示经过所述后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置(2)，其用于指定放射摄影条件，其中所述X射线CT设备(100)进一步包括预处理装置，该预处理装置用于在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上对通过断层摄影产生的时变投影数据项进行空间滤波，所述各空间轴的方向也就是通道的方向、检测器阵列的方向以及由视角确定的方向。8.一种X射线CT设备(100)，包括数据采集装置(20)，其用于将X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)围绕位于所述X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的旋转中心旋转，从而采集躺在所述X射线发射器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的对象的投影数据项，其中所述二维X射线区域检测器(24)具有矩阵结构并且与所述X射线发射器(21)相对；图像重建装置(3)，其用于根据所采集的投影数据项重建图像；后处理装置(3)，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置(6)，其用于显示经过所述后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置(2)，其用于指定放射摄影条件，其中所述后处理装置(3)包括用于从组成通过断层摄影产生的时变三维图像数据的各像素中选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上、即在x、y和z方向上彼此相邻的像素的装置，以及包括用于对所选择的相邻像素执行自适应空间滤波的装置，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所表示的平面。9.一种X射线CT设备(100)，包括数据采集装置(20)，其用于将X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)围绕位于所述X射线发生器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的旋转中心旋转，从而采集躺在所述X射线发射器(21)和二维X射线区域检测器(24)之间的对象的投影数据项，其中所述二维X射线区域检测器(24)具有矩阵结构并且与所述X射线发射器(21)相对；图像重建装置(3)，其用于根据所采集的投影数据项来重建图像；后处理装置(3)，其用于对所重建的断层摄影图像执行后处理；断层摄影图像显示装置(6)，其用于显示经过所述后处理的断层摄影图像；以及放射摄影条件指定装置(2)，其用于指定放射摄影条件，其中所述X射线CT设备(100)进一步包括预处理装置，该预处理装置包括用于从组成通过断层摄影产生的时变投影数据项的各像素中选择在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上、即在x、y和z方向上彼此相邻的像素的装置，以及包括用于对所选择的相邻像素执行自适应空间滤波的装置，其中z方向是垂直于xy平面的方向，xy平面是数据采集系统在其上旋转的平面或者是由断层摄影图像所表示的平面。10.根据权利要求6-9当中的任一项的X射线CT设备(100)，其包括这样的后处理装置(3)，该后处理装置选择其值统计地接近于与空间滤波器中心对准的聚焦像素的值的那些像素作为所选择的相邻像素。全文摘要本发明旨在提高作为时变三维图像的四维图像的质量。类似地在时间轴的方向上以及在各空间轴的方向上对作为时变三维图像的所述四维图像进行空间滤波。文档编号G06T5/00GK1989906SQ20061006400公开日2007年7月4日申请日期2006年7月20日优先权日2005年7月20日发明者西出明彦,萩原明,堀内哲也申请人:Ge医疗系统环球技术有限公司