[發明專利]基于余弦變換的X線CT醫學影像投影數據自適應閾值濾波重建方法

無效

• 申請號: 201210186987.1
• 申請日: 2012-06-07
• 公開（公告）號: CN102750676A
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 馬建華;侯慶鋒;曾棟;黃靜;邊兆英;張華;高楊;陳武凡
• 申請（專利權）人: 南方醫科大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 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

技術領域

本發明專利涉及一種醫學影像的圖像重建方法，具體是指一種基于余弦變換的X線CT醫學影像投影數據自適應閾值濾波重建方法。

背景技術

X線CT成像中的高輻射劑量對人體有潛在風險，會造成輻射損傷、誘發惡性腫瘤等。最大限度地降低X線使用劑量受到醫學X線CT成像領域重點關注。

雖然降低CT掃描中的管電流（mA）可以直接減少使用X線的輻射劑量，但是其相應的成像數據中將含有大量的隨機量子噪聲，直接導致圖像質量的嚴重退化，難以用于臨床診斷。因此，實現低管電流（Low-mA）掃描協議下CT圖像的優質重建是CT領域研究的關鍵技術之一。鑒于CT圖像的來源是投影數據，基于投影數據濾波的CT圖像重建方法得到廣泛研究。基于余弦變換的濾波技術充分利用了余弦變換后能量集中分布的特性，即變換系數的稀疏性，可以實現數據噪聲的消除和有用信號的恢復。本專利公開的基于余弦變換的X線CT投影數據自適應閾值濾波方法，充分利用投影數據的二階矩統計特征（方差）和離散余弦變換域內的數據特性，并結合濾波反投影方法可以實現低管電流（Low-mA）掃描協議下CT圖像的優質重建。

發明內容

本發明的目的在于提出一種基于余弦變換的X線CT醫學影像投影數據自適應閾值濾波重建方法，該重建方法能夠實現低管電流（Low-mA）掃描協議條件下CT圖像的優質重建，在CT圖像噪聲抑制和邊緣保持兩方面均有上佳表現。

本發明專利的上述目的可通過以下技術措施實現：

基于余弦變換的X線CT醫學影像投影數據自適應閾值濾波重建方法，該方法包括如下步驟，其中本專利申請中相同的參數表示相同的含義：

（1）利用CT設備采集低管電流掃描協議條件下的X線CT醫學影像的投影數據，并獲取相關成像參數，其中，采集的投影數據是經過校正后的線積分數據p_i，獲取的相關成像參數為X線的入射光子數N₀，入射光子數由CT設備在與采集投影數據相同的低管電流掃描協議下對空氣掃描后獲得；

（2）利用步驟（1）中采集到的投影數據和獲取的相關成像參數，對所采集投影數據的二階矩統計特征進行估計計算，該二階矩統計特征估計即為方差估計；

（3）對步驟（1）中采集到的投影數據進行基于灰度特征的自適應分割；

（4）對步驟（3）中分割后的投影數據進行離散余弦變換；

（5）利用步驟（2）中估計計算的投影數據方差，對步驟（4）中獲得的離散余弦變換后的投影數據進行數據閾值濾波建模；

（6）對步驟（5）獲取的閾值濾波后數據進行逆離散余弦變換，獲得重建前的濾波后投影數據；

（7）對步驟（6）獲得的濾波后投影數據，采用解析重建方法進行CT醫學影像的重建，獲得重建后的X線CT醫學影像。

所述步驟（2）中的二階矩統計特征估計的公式為：

spi2=exp(p‾i)/N0]]>

其中，p_i表示經過校正的像素點{i,i=1,2,...,M}的線積分數據，表示投影數據在像素點{i,i=1,2,...,M}的灰度平均值，即在像素點p_i處的二階矩統計特征估計值，N₀是入射光子數，M是投影數據所有像素點的個數。

所述步驟（3）中的基于灰度特征的自適應分割采用模糊C均值分割方法進行分割。

所述步驟（5）中數據閾值濾波建模所建的模型為：

當投影數據的離散余弦變換系數d_i小于閾值T_i時，相應的投影數據的離散余弦變換系數d_i置為零；當投影數據的離散余弦變換系數d_i大于或等于閾值T_i時，相應的投影數據的離散余弦變換系數d_i保持不變，其中，閾值T_i的計算公式為：