[發明專利]基于小波空間方向性濾波的低劑量CT圖像處理方法

無效

• 申請號: 201010595896.4
• 申請日: 2010-12-20
• 公開（公告）號: CN102024267A
• 公開（公告）日: 2011-04-20
• 發明（設計）人: 陳陽;羅立民;李松毅;鮑旭東
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明涉及一種低劑量CT圖像處理方法，尤其涉及一種基于小波空間方向性濾波的低劑量CT圖像處理方法，屬于計算機斷層顯像技術領域。

背景技術

作為目前一種常規有效的臨床醫學診斷工具，X射線計算機斷層成像(X-ray?Computerized?Tomography,?CT)?能夠在毫米尺度上清晰的獲得人體不同組織對于X?射線的衰減信息,?從而為臨床醫生的診斷和預防提供豐富的三維人體器官組織信息。今天，作為一種成熟的和在臨床上普遍認可的檢查方法，CT?已經成為放射診斷領域內不可缺少的主要工具之一。然而，隨著CT?斷層掃描在臨床診斷尤其是常規檢查中的普及，CT?掃描中的輻射劑量問題已經引起了人們越來越多的關注，大量的臨床研究表明超過正常范圍的CT?輻射劑量易誘發人體新陳代謝異常乃至癌癥等疾病。然而，在目前的CT?設備中，往往通過調節管電流和電壓以減少CT掃描劑量，這樣將增加重建圖像的塊狀噪聲和具有方向性的星條狀偽影，降低CT?重建的質量，從而影響臨床醫生對異常組織的確診率。

當前提高低劑量CT圖像質量的方法主要分為基于投影空間數據的和基于圖像空間數據的兩大類，基于投影空間數據的方法主要通過CT投影數據的恢復去噪來為重建提供噪聲更少的投影數據，以提高低劑量條件下的圖像重建質量，例如當前在臨床CT重建中普遍使用的濾波反投影（Filtered?Back?projection，FBP）算法，就是通過內置的頻域濾波處理來抑制偽影和噪聲，還有一些學者提出在投影空間建立數據模型并基于此建立恢復算法來抑制低劑量條件下CT投影數據中的噪聲。此類方法的研究由于受到商用CT投影數據無法獲得的限制，現實中難以得到廣泛應用。另一類方法是直接通過圖像空間處理技術來提高已重建的低劑量圖像質量，具有不依賴原始投影數據和處理速度快的優點，通常使用非線性的處理方法進行保持圖像邊緣信息的去噪處理，如各向異性濾波器(nonlinear?or?anisotropic?filter)?或者小波(wavelet)的方法，然而此類非線性方主要基于圖像的局部信息，難以得到良好的處理效果，例如，無法有效抑制低劑量CT圖像中的塊狀噪聲和星條狀偽影，還會在處理中產生新的偽影。

最近提出的基于大鄰域像素加權平均(Weighted?Intensity?Averaging?over?Large-scale?Neighborhoods,?WIA-LN)的圖像去噪算法屬于第二類方法，此方法能夠利用CT圖像域的全局信息來獲得更好的去噪效果，其原理是認為在臨床CT圖像中,?屬于不同的器官或衰減組織的像素往往在圖像分布于一個較大的尺度，而且屬于相同器官或衰減組織的像素往往具有相似的鄰域信息，所以在一個較大尺度里對每個像素根據其周圍組織相似度進行加權平均能夠有效抑制圖像中的噪聲。定義????????????????????????????????????????????????和?分別表示原低劑量CT圖和處理后低劑量CT圖里像素點i的灰度值，WIA-LN方法的思路如下：?

??????????????????????????????????(1)

????????????????????????????????(2)

這里，?表示搜索鄰域內像素點i的灰度值，式(2)中的權重?表示像素點i?和?像素點j之間的相似度測度，通過計算鄰域內像素點i?和?像素點j各自周圍的組織結構相似度來獲得。這里??和??為表示像素點i?和?像素點j各自周圍的組織的相似度鄰域，為相似度塊?和?之間的高斯加權距離，其中表示二維高斯核方差，作為一個均一化參數表示每個相似度塊內的像素總和，對于不同噪聲水平的圖像，需要通過調節來控制該方法的平滑效果。