[發(fā)明專利]CBCT圖像環(huán)形偽影去除方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710090657.5
• 申請(qǐng)日: 2017-02-20
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106886982A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王燕妮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇美倫影像系統(tǒng)有限公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06K9/62
• 代理公司: 蘇州翔遠(yuǎn)專利代理事務(wù)所(普通合伙)32251
• 代理人: 陸金星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及醫(yī)學(xué)儀器成像領(lǐng)域，具體涉及一種CBCT圖像環(huán)形偽影去除方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，錐形束計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(Cone-beamComputedTomography)在臨床診斷、3D植入物等醫(yī)療領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。作為斷層成像的一種，錐形束CT具有成像精準(zhǔn)、對(duì)射線利用率高等眾多優(yōu)點(diǎn)。但是，由于系統(tǒng)工藝、設(shè)計(jì)以及重建方法等多重因素的限制，錐形束CT圖像中往往存在有一系列以重建中心為圓心且灰度值區(qū)別于周圍像素的同心圓環(huán)，即環(huán)形偽影。環(huán)形偽影的出現(xiàn)嚴(yán)重的影響了圖像的質(zhì)量與真實(shí)性，干擾了進(jìn)一步的臨床診斷與處理。由此，如何在不影響圖像分辨率的情況下對(duì)環(huán)形偽影進(jìn)行去除成為了目前業(yè)界研究的重點(diǎn)。

現(xiàn)有技術(shù)中，去除環(huán)形偽影的方法包括：

（1）基于硬件的矯正方法，在該方法中，比較常見(jiàn)的為平場(chǎng)校正方法中的“兩點(diǎn)校正法”。在這個(gè)過(guò)程中，將進(jìn)行兩次圖像的采樣。首先得到一張無(wú)樣本的系統(tǒng)暗本底CBCT圖像，在無(wú)偏差的情況下，這張平場(chǎng)圖像應(yīng)該是均勻的，由此這張圖像實(shí)際代表了每個(gè)探測(cè)元之間的偏移，即不一致性。然后，再在均勻的光照條件下對(duì)被測(cè)物體進(jìn)行一次成像。最后，將均勻光場(chǎng)圖像與暗場(chǎng)圖像做差，再用相對(duì)標(biāo)定的方法對(duì)圖像進(jìn)行校正。

（2）基于投影正弦圖的校正方法，在早期的偽影去除領(lǐng)域，業(yè)界提出了基于傳統(tǒng)傅里葉變換的濾波方式。其基本思想為在空間域上對(duì)被測(cè)物體的投影正弦圖做離散傅里葉變換，由于在頻域中，圖像的原始信息多表現(xiàn)為低頻信號(hào)，而偽影和部分細(xì)節(jié)則表現(xiàn)為高頻信號(hào)，由此只要通過(guò)低頻濾波的方式就可以去除圖像中的高頻信息。其后再將處理后圖像變換回空間域，就達(dá)到了去除投影正弦圖中條紋型偽影的目的。

（3）基于重建圖像的校正方法，為了節(jié)省存儲(chǔ)空間，提高偽影去除的效率，使圖像的矯正結(jié)果有著更加直觀的體現(xiàn)。近年來(lái)，業(yè)界逐漸出現(xiàn)了多種針對(duì)于重建圖像的后處理方法。與基于投影正弦圖的前處理方法相似，為了改變環(huán)形偽影的幾何特性，減少偽影檢測(cè)與去除過(guò)程中的難度，需首先對(duì)重建后圖像進(jìn)行極坐標(biāo)變換。根據(jù)此類變換的數(shù)學(xué)性質(zhì)，笛卡爾坐標(biāo)系中的環(huán)狀偽影將在極坐標(biāo)系中表現(xiàn)為條紋型偽影，經(jīng)過(guò)后續(xù)的一系列處理以及逆坐標(biāo)變換，就可以得到環(huán)形偽影校正后的重建CT圖像。

現(xiàn)有的環(huán)形偽影去除方法存在如下缺點(diǎn)：（1）基于硬件的矯正方法，由于方法本身的局限性，在現(xiàn)代的CT成像系統(tǒng)中，這個(gè)方法很難對(duì)環(huán)形偽影進(jìn)行有效的去除，而另一種方法則比較特殊，其通過(guò)在CT成像過(guò)程中改變單個(gè)探測(cè)器的排列順序以達(dá)到補(bǔ)償探測(cè)器響應(yīng)不一致的問(wèn)題，雖然也起到了一定的效果，但對(duì)硬件加工工藝有著一定的要求，由此造價(jià)比較昂貴；（2）基于投影正弦圖的校正方法，這種方法的缺點(diǎn)在于進(jìn)行平滑低通濾波的同時(shí)也去除了圖像的部分細(xì)信息，從而造成重建后圖像的模糊與觀察質(zhì)量的明顯下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的發(fā)明目的是提供一種CBCT圖像環(huán)形偽影去除方法，不僅能夠有效解決插值法會(huì)帶來(lái)新偽影的問(wèn)題，還能解決插值法會(huì)導(dǎo)致金屬附近區(qū)域信息和骨骼信息丟失的問(wèn)題。

為達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種CBCT圖像環(huán)形偽影去除方法，包括如下步驟：

步驟一、通過(guò)全變分自適應(yīng)濾波對(duì)采集的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，然后重建出含金屬偽影的原始圖像；

步驟二、對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分割得到金屬圖像；

步驟三、對(duì)所述金屬圖像進(jìn)行強(qiáng)度平滑性的低通濾波并歸一化得到權(quán)值矩陣；

步驟四、對(duì)所述原始圖像進(jìn)行分頻處理得到原始圖像的高頻部分；

步驟五、對(duì)所述原始圖像進(jìn)行歸一化校正處理得到校正圖像；

步驟六、對(duì)所述校正圖像進(jìn)行分頻處理得到校正圖像的高頻部分和低頻部分；

步驟七、將所述原始圖像的高頻部分、權(quán)值矩陣、以及校正圖像的高頻部分和低頻部分進(jìn)行加權(quán)融合得到最終校正圖像。

進(jìn)一步地，所述步驟五中的對(duì)原始圖像進(jìn)行歸一化校正處理包括如下步驟：

（1）對(duì)所述原始圖像進(jìn)行均值聚類得到先驗(yàn)圖像模型再投影；

（2）對(duì)所述原始圖像進(jìn)行投影，通過(guò)利用原始圖像投影除以先驗(yàn)圖像投影得到歸一化投影；

（3）對(duì)所述金屬圖像再投影，由金屬圖像投影確定插值區(qū)域；

（4）對(duì)歸一化的投影進(jìn)行線性插值后通過(guò)乘以先驗(yàn)圖像投影做去歸一化處理得到校正投影；

（5）對(duì)校正投影進(jìn)行重建得到校正圖像。

優(yōu)選地，步驟（1）中所述的均值聚類為k均值聚類。

由于上述技術(shù)方案運(yùn)用，本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有下列優(yōu)點(diǎn)：