[發明專利]基于低秩分解的CT序列圖像復原方法

有效

• 申請號: 201310393616.5
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103440631A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發明（設計）人: 緱水平;焦李成;王越越;劉芳;張曉鵬;王之龍;唐磊;周治國
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心 61205
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，特別是一種對CT序列圖像的復原,可用于對醫學圖像的處理。

背景技術

隨著醫學成像技術的飛速發展，大量高分辨率圖像紛紛涌現，比如磁共振造影MRI、計算機斷層掃描CT、腦磁圖MEG、三維超聲成像，解正電子發射斷層照相PET、單光子發射計算機斷層SPECT、漫射加權成像DWI、功能磁共振FMRI等，這些成像技術各有特點，它們分別能在不同的時空分辨率下給人們提供各種解剖信息和功能信息。但僅僅依靠這些設備所提供的信息遠遠達不到人們的要求，必須進一步通過圖像處理手段來對圖像進行分析和解譯。醫學圖像處理技術包括圖像復原、圖像增強，圖像分割和圖像重建等，其中，在醫學圖像獲取過程中引起的模糊大大降低了圖像的質量，嚴重影響了圖像的視覺效果，為了獲取高清晰度的醫學圖像，有必要對醫學圖像進行復原處理。

圖像復原技術用于提高模糊圖像的質量，其目的是從獲取到的模糊圖像中重構出隱藏的清晰圖像。圖像去復原可分兩大類，一類是在圖像復原之前，退化函數已知，則稱該類圖像復原為非盲復原；另一類是在圖像復原之前，退化函數未知，需要從模糊圖像中獲取后驗知識，則稱該類圖像復原為盲復原?，F實問題中，圖像退化函數一般是未知的，因此圖像盲復原技術一直是圖像處理技術領域研究的一個熱點。醫學CT圖像成像過程中，圖像質量下降通常是由以下兩個原因造成的：首先是成像系統分別率不理想而造成圖像模糊，其次是信號強度隨機波動使圖像被噪聲污染，為了恢復高清晰度的圖像，降質函數的先驗知識和逆濾波方法是必需的。

現有的CT圖像復原方法都是針對單一的CT圖像，將CT圖像的點擴散函數估計為二維的高斯函數，然后用逆濾波方法進行復原。這種方法的優勢是運算簡單，運行速度快，對于那些噪聲含量較少的CT圖像復原效果較好。但對于噪聲含量較大的CT圖像，該方法的復原效果較差。因為逆濾波將圖像變得尖銳的同時將無用的噪聲也放大，嚴重得影響了CT圖像的視覺效果。

發明內容

本發明的目的在于針對上述CT圖像復原的缺陷，提出一種基于低秩分解的CT序列圖像復原方法，以提高復原的有效性和準確性。

為實現上述目的，本發明包括如下步驟：

（1）輸入CT序列圖像I_i，i＝1,...,k,k為大于1的整數，若序列圖像I_i為彩色圖像，則將其轉化為灰度圖像，否則直接進行步驟（2）的操作；

（2）利用低秩模型對序列圖像I_i進行稀疏低秩分解，得低秩序列L_i和稀疏序列S_i；

（3）求出低秩序列L_i的平均圖像利用二維高斯模糊核對平均圖像進行維納濾波復原，得復原低秩圖像L′；

（4）定義擾動模糊核為：其中λ為常數，(u,v)為點的位置坐標，利用該擾動模糊核對稀疏序列S_i中的每幅圖像進行維納濾波復原，得到復原稀疏序列S_i′；

（5）將復原低秩圖像L′分別與復原稀疏序列S_i′中的每幅圖像合并，得復原CT序列圖像I_i′。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

1、本發明選擇不同的低秩模型對不同類型的CT序列圖像進行分解，使得復原算法不論是對噪聲含量大的CT圖像還是對噪聲含量小的CT圖像都可以取得令人滿意的效果；

2、本發明針對CT序列圖像進行復原，將CT序列圖像進行稀疏低秩分解，并求低秩序列的平均圖像，充分利用了CT序列圖像之間的相似性和互補性，使更多有用的信息得到體現；

3、本發明充分考慮了由于人體組織對X射線的折射作用而造成CT圖像的模糊，用擾動模糊核對圖像的稀疏部分進行維納濾波復原，使復原結果更加準確。

附圖說明

圖1是本發明的總流程圖；

圖2是本發明所使用的胸部CT序列的第一幅圖像；

圖3是本發明用RPCA模型對胸部CT序列進行低秩分解后的平均低秩圖像；

圖4是本發明對圖3用二維高斯模糊核進行維納濾波復原后的圖像；

圖5是本發明用RPCA模型對胸部CT序列進行低秩分解后圖2對應的稀疏圖像；

圖6是用本發明對圖4用擾動模糊核進行維納濾波復原后的圖像；

圖7是用本發明對圖2進行復原后的結果圖；

圖8是本發明所使用的胃部CT序列的第一幅圖像；

圖9是用本發明對圖8進行復原后的結果圖。

具體實施方式