Enhancement of ordered subsets iterative image reconstruction methods

Using ordered subsets is an efficient way of accelerating iterative image reconstruction techniques. Ordered Subsets - Expectation Maximization (OS-EM) is recently a very popular reconstruction method and is incorporated into many imaging systems particularly in emission tomography. Compared to the most popular reconstruction algorithm - Filtered Backprojection (FBP), it is incorporated into many imaging systems particularly in emission tomography. Compared to the most popular reconstruction algorithm - Filtered Backprojection (FBP), it is more computationally demanding but in many cases it outperforms FBP in terms of image quality. This work aimed at increasing a rate of convergence and accuracy of the OS-EM as well as reducing its overall comptational cost. This was achieved by utilizing the weighted distance projection access scheme orginally proposed for ART and using spherically symmetric image elements (blobs) for image representation. Evaluation based on synthetic projection data showed the improvement of the image quality of the obtained reconstructions and increase in the convergence speed.

---

Użycie uporządkowanych podzbiorów rzutów jest wydajnym sposobem przyspieszania iteracyjnych technik rekonstrukcji obrazów. Metoda maksymalizacji wartości oczekiwanej z uporządkowanymi podzbiorami projekcji (OS-EM) jest obecnie bardzo popularnym algorytmem rekonstrukcji i jest stosowana w wielu systemach obrazowania, zwłaszcza w tomografii emisyjnej. W porównaniu do najbardziej popularnego algorytmu - wstecznej projekcji filtrowanych rzutów (FBP), OS-EM jest bardziej wymagający obliczeniowo, ale w wielu przypadkach przewyższa FBP w kategoriach jakości obrazu. Celem pracy było zwiększenie zbieżności oraz dokładności metody OS-EM, a także zredukowanie jej złożoności obliczeniowej. Zostało to osiągnęte poprzez użycie schematu dostępu do rzutów z ważonym dystansem (WDS) oryginalnie zaproponowanym dla metody ART oraz użycie sferyczne symetrycznych elementów obrazu (blobów) do reprezentacji obrazu. Ocena bazująca na symulaownych rzutach wykazała poprawę jakości uzyskanych rekonstrukcji oraz przyśpieszenie zbieżności algorytmu.