基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106204673A(43)申请公布日2016.12.07(21)申请号201610509259.8(22)申请日2016.06.29(71)申请人中国人民解放军信息工程大学地址450000河南省郑州市高新区科学大道62号(72)发明人闫镔陈思宇李磊席晓琦韩玉孙艳敏王敬雨(74)专利代理机构郑州大通专利商标代理有限公司41111代理人周艳巧(51)Int.Cl.G06T11/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图3页(54)发明名称基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法(57)摘要本发明涉及一种基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法，首先根据初始射线能谱和能量相关的物质衰减系数变化率曲线计算得到滤光片厚度；并通过计算比较不同材料滤光片的有效高能射线透过率，确定最优滤光片；通过原始重建图像目标区域外杂散噪声提取和扣除，有效抑制原始图像中的散射伪影，提高图像对比度。本发明通过残差重投影方法在原始投影中去除散射噪声，不依赖结构复杂的探测器后准直器或散射校正板，也不需要成像物理等先验条件，能够去除原投影图像中大量的散射噪声，有效提高被检测目标内外轮廓的成像质量。CN106204673ACN106204673A权利要求书1/1页1.一种基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法，其特征在于：包含如下步骤：步骤1、根据衰减率变化曲线及有效射线透过率，设计最优滤光片；步骤2、对原始重建图像目标区域外散射噪声进行估计，通过残差重投影方法在原始投影中去除散射噪声，得到修正投影；步骤3、根据修正投影再次投影重建，得到最终校正图像。2.根据权利要求1所述的基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法，其特征在于：所述步骤1具体包含如下内容：根据衰减率变化曲线及比尔定律公式I＝-μlI0e,计算得到滤光片的厚度；通过公式：计算得到不同材料滤光片的有效射线透过率，分析比较，设计出最优滤光片，其中，L为滤光片的厚度，I0和I分别表示初始射线和透过射线强度，μ表示均匀物质衰减系数，l表示物质厚度。3.根据权利要求1所述的基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法，其特征在于：所述步骤2具体包含如下内容：步骤2.1、对原始投影进行投影重建，得到原始重建图像，对原始重建图像中目标轮廓进行提取，将原始重建图像中目标轮廓之外的体素值设为零，保持目标轮廓内的体素值不变，得到修正后的目标图像；步骤2.2、利用原始重建图像减去修正后的目标图像，得到图像域残差；步骤2.3、对图像域残差进行低通滤波，并进行散射信号估计；步骤2.4、根据散射信号估计结果进行重投影，将散射信号从图像域转换到投影域；步骤2.5、在原始投影中扣除步骤2.4得到的重投影结果，得到修正投影。2CN106204673A说明书1/6页基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法技术领域[0001]本发明属于工业CT成像技术领域，特别涉及一种基于能谱滤波和图像残差重投影的CT图像金属伪影校正方法。背景技术[0002]工业计算机断层成像技术(IndustrialComputedTomography，ICT)利用不同角度下X射线的透射衰减信息对物体进行断层成像，能够在非接触、无损伤的情况下获得物体的内部结构信息。与射线照相、超声检测、涡流检测技术等常规无损检测手段相比，工业CT具有检测速度快、空间及密度分辨率高等优点，能够直观地展示被检测物体内部的结构、组成及缺损状况，已经被广泛地应用于航空、航天、国防军工等诸多领域。在工业应用中，CT检测对象以金属物质居多。由于金属物质会使X射线发生射束硬化并产生大量散射光子，导致会在CT图像中产生与物体物理结构不相符的图像特征，称为金属伪影，严重影响物体内部有效信息的识别、提取和判断。由于血管支架、金属义齿等在临床的大量使用，金属伪影问题在医学CT成像中也普遍存在，成像目标表现为非金属物质中包含有限区域的金属物质。金属伪影对医学图像的影响主要体现在对金属物质周围组织观察困难，给临床诊断带来很大困扰。因此，对金属伪影校正方法的研究也一直是CT领域的研究热点和难点。[0003]目前的金属伪影校正方法主要可以分为三类：插值校正法、迭代校正法x和混合校正法；其中，插值校正法也称为正弦图修复方法，是金属伪影去除中最常用的方法，该类方法首先需要在图像域对金属进行分割和定位，然后通过正投影确定金属对应的正弦图中投影区域，并把该区域的数据看作是被污染而剔除，再利用插值的方法修复剔除区域的数据，最后利用修复后的数据完成重建；迭代法也称逐步近似法，该方法同样需要确定金属在正弦图中的投影区域，并把该部分数据进行剔除，而后引入一定的先