[發明專利]反相關噪聲濾波器

在審

• 申請號: 201580070178.6
• 申請日: 2015-12-07
• 公開（公告）號: CN107111887A
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發明（設計）人: K·M·布朗;L·戈申;A·格林高茲;S·扎比奇
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司72002
• 代理人: 李光穎,王英

技術領域

以下總體上涉及對圖像數據濾波并且發現特定應用于譜計算機斷層攝影(CT)，但是也適用于其他成像處理系統。

背景技術

計算機斷層攝影(CT)掃描器包括發射輻射的X射線管。發射的輻射穿過檢查區域，其中，對象或物體位于該檢查區域內且由與X射線管相對的探測器陣列探測。探測器陣列探測穿過檢查區域和位于其中的對象的輻射，并生成投影數據，例如，原始探測器數據或投影圖像。重建器處理投影數據并且重建對象或物體的體積圖像。

譜CT掃描器包括發射X射線的高能量譜和低能量譜的至少一個X射線管，其在生成的投影數據中引起對象或物體的不同的結構和譜特新。也就是說，對象或物體的材料根據所使用的能量而衰減。

濾波器可用于減少或抑制投影數據和/或重建圖像中的噪聲。通過減少例如投影空間的投影數據中的噪聲，或通過減少例如圖像空間的重建的圖像或圖像數據中的噪聲，可以改進圖像的質量，例如，對象或物體的結構和/或譜特性更可見。濾波還可以在過濾噪聲時改變圖像中的特性，并且通常包括參數或約束以保持特性。濾波器可以獨立地對每個圖像或數據進行操作。在保持以低頻存在的諸如實際結構的物體或對象的特性的同時對低頻噪聲濾波特別困難。

噪聲是由用于獲得數據的設備引入的。例如，用于探測X射線輻射并生成投影數據的成像設備或掃描器引入噪聲。也能夠在數據的處理中引入噪聲?；A分解處理將投影數據和/或圖像數據分裂或劃分成譜或能量相關組分或基礎材料。分解的譜CT投影或圖像數據的范例包括光電吸收和康普頓散射組分、水和碘組分、水和鈣組分和縮醛均聚物樹脂，例如，和錫組分，和/或包括三種或更多種基礎材料而不僅僅是成對的其他組分。分解過程引入成對噪聲，稱為反相關噪聲。在從公共圖像或公共投影數據集導出的兩個圖像或兩個投影數據集之間引入反相關噪聲。反相關噪聲在圖像對或數據集對之間是負相關的，使得當組合對時，噪聲被消除或不存在。換句話說，在每個圖像或數據集中引入的噪聲在具有不同符號的對之間具有相同的幅度。

發明內容

本文描述的方面解決了上述問題和其他問題。

下面描述對來自譜投影數據集或圖像數據集的反相關噪聲進行濾波的方法。該方法使用迭代算法共同處理數據集以減少或抑制每個投影數據集或圖像數據集中的反相關噪聲，同時保持結構和/或譜方面。該方法可以包括其他濾波或圖像處理。在一個實例中，該方法會對投影數據集進行濾波。在另一個實例中，該方法對圖像數據集進行濾波。

一方面中，成像系統包括反相關噪聲濾波器，其對來自第一部分和第二部分的反相關噪聲進行共同濾波，并且第一部分和第二部分包括反相關噪聲。

在另一方面中，一種對圖像數據進行濾波的方法包括對來自第一部分和第二部分的噪聲共同濾波，并且第一部分和第二部分包括反相關噪聲。

在另一方面中，一種編碼有計算機可讀指令的非暫態性計算機可讀存儲介質，其在由處理器運行時令處理器對來自第一部分和第二部分的噪聲共同濾波。第一部分和第二部分包括反相關噪聲。濾波器根據以下函數之一迭代操作：

其中，R(p)和R(s)分別是p和s的粗糙度懲罰或正則化項，u⁰是在其中相關噪聲最大地與初始分解部分p⁰和s⁰相抵消的圖像體積，例如u⁰＝p⁰+s⁰，p和s是經濾波的圖像體積，λ^u、λ^p和λ^s是權重；

受約束于(s.t.)

1、分別通過從s⁰和p⁰移除負相關估計噪聲來獲得s和p；

2、單色圖像不改變；以及

3、頻帶外的圖像頻率不改變，

其中，R(p)和R(s)分別是p和s的粗糙度懲罰或正則化項，是以keV為單位的能量水平參數，并且α是算法控制參數；

并且

其中

d是縮放參數，R(·)是粗糙度懲罰或正則化項，λ₁和λ₂是權重，是估計的反相關噪聲圖像，A是反相關噪聲圖像的先前估計，是偽Huber懲罰函數，并且δ是偽Huber參數；或

并且

其中，

并且