[發(fā)明專利]一種基于區(qū)別性字典的低劑量CT圖像處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310422085.8
• 申請日: 2013-09-16
• 公開（公告）號: CN103473745B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳陽;石路遙;羅立民;李松毅;鮑旭東
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 李玉平

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低劑量CT圖像處理方法，尤其涉及一種基于區(qū)別性字典的低劑量CT圖像處理方法，屬于計算機斷層顯像技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

作為目前一種常規(guī)有效的臨床醫(yī)學(xué)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(yī)生的診斷和預(yù)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(jīng)成為放射診斷領(lǐng)域內(nèi)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(guī)檢查中的普及，CT掃描中的輻射劑量問題已經(jīng)引起了人們越來越多的關(guān)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(fā)人體新陳代謝異常乃至癌癥等疾病。然而，在目前的CT設(shè)備中，往往通過調(diào)節(jié)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(zhì)量，從而影響臨床醫(yī)生對異常組織的確診率。

當前提高低劑量CT圖像質(zhì)量的方法主要分為基于投影空間數(shù)據(jù)的和基于圖像空間數(shù)據(jù)的兩大類，基于投影空間數(shù)據(jù)的方法主要通過CT投影數(shù)據(jù)的恢復(fù)去噪來為重建提供噪聲更少的投影數(shù)據(jù)，以提高低劑量條件下的圖像重建質(zhì)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，F(xiàn)BP）算法，就是通過內(nèi)置的頻域濾波處理來抑制偽影和噪聲，還有一些學(xué)者提出在投影空間建立數(shù)據(jù)模型并基于此建立恢復(fù)算法來抑制低劑量條件下CT投影數(shù)據(jù)中的噪聲。此類方法的研究由于受到商用CT投影數(shù)據(jù)無法獲得的限制，現(xiàn)實中難以得到廣泛應(yīng)用。另一類方法是直接通過圖像空間處理技術(shù)來提高已重建的低劑量圖像質(zhì)量，具有不依賴原始投影數(shù)據(jù)和處理速度快的優(yōu)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(chǎn)生新的偽影。

最近提出的基于字典學(xué)習的稀疏表示(Sparse?and?Redundant?Representations?over?Learnd?Dictionaries)圖像去噪算法屬于第二類方法。這種方法先將目標圖像拆分成很多小的圖塊，然后對每個圖塊進行編碼，令其用一個過完備字典中的很少的幾個塊通過線性組合進行表示。在這一過程中，通過控制參數(shù)，可以使正常結(jié)構(gòu)得到表示，而偽影噪聲得不到較好的表示，從而達到去噪目的。最后將這些圖塊重新疊加平均，進一步增加去噪效果。這種方法首先尋找最佳的全局過完備字典，并將每個原圖塊表示為字典中向量（原子）的線性組合。線性組合中的系數(shù)可以通過稀疏編碼過程來計算。基于字典學(xué)習的稀疏表示方法目標為解決如下問題：