[發明專利]一種低劑量X線CT圖像的非局部正則化先驗重建方法

有效

• 申請號: 201210186972.5
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102737392A
• 公開（公告）日: 2012-10-17
• 發明（設計）人: 黃靜;邊兆英;張華;張蘊婉;高楊;馬建華;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 廣州知友專利商標代理有限公司 44104
• 代理人: 宣國華

1.一種低劑量X線CT圖像的非局部正則化先驗重建方法，包括以下步驟：

(1)獲取成像對象在標準劑量射線下的CT醫學圖像；

(2)獲取同一成像對象在低劑量射線下的CT醫學圖像的投影數據，并同時獲取相應的校正參數及系統矩陣，其中，低劑量射線的射線劑量為標準劑量射線的射線劑量的1/7至1/20；

(3)根據步驟(2)中的投影數據滿足的統計特性，構建用于CT醫學圖像重建的數學模型；

(4)利用步驟(1)中的標準劑量射線下的醫學圖像構建先前標準劑量圖像導引的非局部正則化先驗，并采用最大后驗估計方法進行模型轉化，結合步驟(3)得到的數學模型構建用于重建圖像的帶先驗約束項的目標函數；其中，所述非局部正則化先驗構建的具體過程為：

(41)在標準劑量射線下的CT醫學圖像內選擇一個包含圖像幾何信息的大方形鄰域N_i，在大方形鄰域內選擇一個小方形鄰域，該小方形鄰域的中心位于像素點m處；在待重建圖像中選擇一個與上述小方形鄰域大小相同的小方形鄰域，該小方形鄰域的中心位于像素點i，其中，像素點i和平掃圖像中大方形鄰域中心點幾何位置相對應；

(42)通過相似性測度計算兩個小方形鄰域的距離，相似性測度的方法采用兩像素點m、i鄰域內所有像素點灰度值的加權歐幾里德距離的反比例函數；利用兩像素點m、i間相似性，正則化先驗項的權值w_m，i定義為：

wm,i=exp(-||μ(ni)-μnd(nm)||22/h2)/Σm∈Niexp(-||μ(ni)-μnd||22/h2)]]>

μ(n_i)＝{μ_c:c∈n_i},μnd(nm)={μcnd:c∈nm}]]>

其中，μ(n_i)代表待重建圖像μ中像素點i處相似鄰域的灰度數組，μ^nd(n_m)代表標準劑量射線下的醫學圖像μ^nd中像素點m處相似鄰域的灰度數組，，n_i和n_m表示以像素點i和像素點m為中心的鄰域，c為像素點表示的索引，h為計算像素點間權值量的指數函數衰減的控制系數；

(43)由上述(42)得到的權值矩，構建如下形式的非局部先驗N_i表示圖像域內像素點i處的方形鄰域，w_m，i表示正則化先驗項的權值，v(·)表示正則化先驗項的勢函數；

(5)對步驟(4)中構建的用于CT圖像重建的目標函數采用迭代算法進行求解，完成低劑量射線下的CT醫學圖像的重建。