[發明專利]一種基于動態電流的錐束CT環狀偽影校正方法

有效

• 申請號: 201610176008.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN105787905B
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 席曉琦;張峰;李磊;陳思宇;韓玉;張翔;鄧林;王敬雨
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍信息工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 陳大通

1.一種基于動態電流的錐束CT環狀偽影校正方法，其特征在于：含有以下步驟：

步驟1、利用動態電流下探元響應與管電流是否滿足線性關系，將探元分為壞點和響應不一致探元兩類；

其中動態電流的利用方法如下：固定X射線發生器的管電壓，在探測器的最佳動態響應范圍內調整管電流，采集當前管電流下的多張探測器輸出圖像，并取其平均值作為該電流下的探測器輸出圖像；最終連續設置多個不同的管電流，可以獲得一個與該電流序列對應的探測器輸出圖像序列；

其中壞點和響應不一致探元的分類方法如下：由輻射探測器的工作原理可知，在一定范圍內探測器產生的信號與入射射線強度成正比；其中，X射線的強度E₀可以用如下公式表示

E₀＝kZIV^m,公式(1)

式中，k是比例系數，Z是靶材料的原子序數，I、V分別表示X射線管電流和管電壓，參數m約等于2；由此可以得出固定管電壓下，一定曝光時間內探元響應與管電流I間具有線性相關關系

g(x,y)＝a(x,y)I+b(x,y),公式(2)

其中，g(x,y)代表探元(x,y)處的響應，a(x,y)為關系曲線的斜率，b(x,y)為關系曲線的截距，且其中包括了無射線照射時探元的暗電流輸出；探元響應與管電流關系偏離線性相關關系的探元即為壞點；響應與管電流關系滿足線性相關關系的探元為響應不一致探元；

步驟2、判斷不同管電流下單個探元響應的增量是否為零，對第一類壞點進行檢測；

其中第一類壞點的特征如下：探元的輸出值恒定，包括當射線管電流增加時輸出值恒定為0、最大值或其他常數的探元，這類探元的響應不隨管電流的變化而變化；

步驟3、計算每一個探元的輸出響應與管電流的相關系數，利用相關性分析的方法對第二類壞點進行檢測；

其中第二類壞點的特征如下：探元的輸出值變化異常，包括射線管電流連續增加時輸出值增加速度過快響應迅速達到最大值和輸出值隨機變化的探元，這類探元的響應-管電流關系不滿足公式(2)；

檢測方法具體如下：

設探測器上探元數量為M×N，X射線管電流的連續遞增序列為I＝(I₁,I₂,…,I_n)，生成一組長度為m的偽隨機數r對I重新排列得到隨機序列I_r＝(I_r1,I_r2,…,I_rm)，則探元(x,y)對應的響應序列接著用皮爾遜相關系數ρ(x,y)來度量I_r與之間的相關程度，具體如下：

公式中，是序列I_r的平均值，是序列的平均值，利用公式(3)可以得到所有探元對應的相關系數矩ρ，再利用公式(4)進行壞點檢測，

公式中，q是壞點檢測的閾值，矩陣D中取值為0的點即為壞點，根據D中壞點的位置，隨后在投影圖像中利用插值法對壞點進行校正，步驟2中檢測出的第一類壞點也記入模板D；

步驟4、計算探元響應和管電流間的線性回歸方程，以單個管電流下所有探元響應的均值為基準，計算探元的一致性校正參數矩陣。

2.根據權利要求1所述的基于動態電流的錐束CT環狀偽影校正方法，其特征在于：所述步驟4中探元的一致性校正參數矩陣求解過程如下：對全部壞點進行插值校正后，全部探元響應-管電流關系均滿足公式(2)中的方程形式，由公式(2)推導可知，任意兩探元對應的響應-管電流關系曲線g(x₁,y₁)＝a(x₁,y₁)I+b(x₁,y₁)和g(x₂,y₂)＝a(x₂,y₂)I+b(x₂,y₂)也具有如下轉化關系

g(x₂,y₂)＝g(x₁,y₁)P₁+Q₁,公式(5)

其中，P₁＝a(x₂,y₂)/a(x₁,y₁)，Q₁＝b(x₂,y₂)-b(x₁,y₁)·a(x₂,y₂)/a(x₁,y₁)，由于全部探元響應的均值代表了探元響應的平均水平，故在一致性校正中以不同管電流下所有探元響應的平均值作為基準，令某電流下所有探元響應的平均值

則序列I對應的探元響應的平均值序列

可以計算得到與I之間的線性回歸方程以為基準序列，將其它探元的響應輸出g_I(x,y)利用公式(5)向做一致性校正，校正后的值

g'_I(x,y)＝g_I(x,y)P(x,y)+Q(x,y),公式(8)

其中，P(x,y)＝a₀/a(x,y)，Q(x,y)＝b₀-b(x,y)·a₀/a(x,y)，這樣全部探元響應均被校正到均值水平，由此可以得到所有探元的一致性校正系數矩陣P和矩陣Q。