This paper introduces a novel 3D iterative CT reconstruction framework for low dose imaging, whose computational complexity is comparable to analytic reconstruction. Conventional iterative reconstruction methods are based on forward and backward projections which have high computational complexities. The main contribution of this paper comes from the introduction of the differentiated backprojection (DBP) preconditioner, originated from analytic helical cone-beam reconstruction theory. For the given cost function using DBP preconditioner, we introduce a novel optimization methods that consists of Alternative Direction Methods of Multipliers (ADMM), with acceleration by Fast Iterative Shrinkage Thresholding Algorithm (FISTA), and Optimized Gradient Method (OGM). Numerical results verify that proposed method significantly reduces the computational burden compared to existing iterative framework while maintaining the similar or even better reconstruction quality from low dose CT measurements.
저 선량 3차원 엑스레이 전산단층 촬영의 복원 영상을 얻기 위하여 반복 복원 기법에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 기존의 반복 복원 기법은 계산양이 많아 복원 시간이 길어진다는 단점이 있다. 이 문제를 해결하기 위하여 미분 역투영 프리컨디셔너 (differentiated backprojection preconditioner, DBP)를 이용한 semi-analytic 반복 복원 기법을 제안하고자 한다. 미분 역투영 프리컨디셔너는 나선의 cone beam 전산단층 촬영의 복원 이론에서 고안되었다. 또한, 최적화 문제를 해결하기 위해 ADMM (alternative direction methods of multipliers)과 FISTA(fast iterative shrinkage thresholding algorithm)를 이용한 최적화 기법에 대해서도 제안한다. 실험결과를 통해 제안한 복원 기법이 효율적으로 동작함을 확인하였고, 감소된 복원시간을 통해 실제적 사용 가능성에 대해 확인할 수 있었다.
