[發(fā)明專利]一種結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法

有效

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• 申請日: 2018-05-24
• 公開（公告）號: CN109523458B
• 公開（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設計）人: 余維;王成祥;聶小英;曾德輝;湛慧苗;陳淑文
• 申請（專利權）人: 湖北科技學院
• 主分類號: G06T3/00
• 分類號: G06T3/00;G06T5/00
• 代理公司: 浙江千克知識產(chǎn)權代理有限公司 33246
• 代理人: 裴金華

本發(fā)明提供結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法，屬于醫(yī)學影像的圖像處理技術領域。該結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法包括如下步驟：S1：通過對采集的投影數(shù)據(jù)進行解析重建得到的圖像作為初始化圖像并進行POCS（凸集投影）得到濾波輸入圖像；S2：通過對濾波輸入圖像進行圖像梯度稀疏正則化約束得到引導圖像；S3：將引導圖像和濾波輸入圖像融合得到引導濾波圖像；S4：將引導濾波圖像進行迭代重建。本發(fā)明中首先分別得到濾波輸入圖像和引導圖像，然后將引導圖像和濾波輸入圖像融合就可以得到引導濾波圖像，將引導濾波圖像作為初始圖像進行迭代重建，在降噪和邊緣保持和塊狀偽影抑制具有顯著的效果。

技術領域

本發(fā)明屬于醫(yī)學影像的圖像處理技術領域，涉及一種結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法。

背景技術

X射線CT掃描已經(jīng)廣泛應用于臨床醫(yī)學影像診斷，但是CT掃描過程中過高的X射線輻射劑量會存在致癌風險。為了降低對使用者的損害,如何最大限度地降低X射線使用劑量已經(jīng)成為醫(yī)學CT成像領域研究的關鍵技術之一。

為了降低X射線輻射劑量，可以通過各種硬件技術及軟件技術降低CT掃描中的X射線使用劑量。常見的方法有降低管電流、降低X射線曝光時間以及減少投影數(shù)據(jù),其中減少投影數(shù)據(jù)即稀疏角度CT掃描。

由于稀疏角度CT掃描存在投影數(shù)據(jù)缺失，為了獲得良好的圖像需要進行圖像重建。針對稀疏角度重建，由于投影數(shù)據(jù)的缺失，若采用常見的濾波反投影重建方法會導致重建圖像質(zhì)量大幅度降低。Donoho在2006年提出的壓縮感知的方法被廣泛應用于稀疏信號的精確重構。在該方法的基礎上，Sidky和Pan等人提出一種基于全變分最小的凸集投影(TV-POCS)方法，并成功用于稀疏角度CT圖像重建。2008年Pan等人又提出了基于全變分最小的自適應最速下降方法(Adaptive steepest-descent POCS，ASD-POCS)用于稀疏角度CT圖像重建。

通常臨床上會對目標進行多次掃描時，先前掃描的CT圖像可以作為先驗信息來引導稀疏角度CT圖像重建，例如Chen等人提出的一種稀疏角度CT圖像重建方法(PICCS)，通過引入先前掃描的CT圖像作為先驗信息，可以大幅度提高重建圖像質(zhì)量。

PICCS方法假設先前掃描的CT圖像和當前重建的CT圖像在成像器官的位置上一致。若成像位置不一致時，PICCS方法將會在最終重建的圖像中引入運動偽影。而通常在臨床上，成像器官的位置會隨著病人的自主和不自主的運動而不斷地變化，同時血管或組織密度也可能因為造影劑的注射不斷變化。PICCS方法通過構建的目標函數(shù)直接將先前掃描的CT圖像不加處理地直接當前圖像的重建中，使得成像位置不一致的地方存在明顯的偽影，且若只通過簡單的配準方法消除偽影，成像結果不能精確反映成像器官的特征，不利于臨床上做出準確判斷。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有的技術存在的上述問題，提供一種結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法，本發(fā)明所要解決的技術問題是：如何通過稀疏角度采樣重建出高精度CT圖像。

本發(fā)明的目的可通過下列技術方案來實現(xiàn)：

一種結合稀疏誘導動態(tài)引導濾波的高精度稀疏角度CT重建方法，包括如下步驟：

S1：通過利用濾波反投影方法對采集的投影數(shù)據(jù)進行解析重建得到的圖像作為初始化圖像并進行POCS（凸集投影）得到濾波輸入圖像；

S2：通過對所述濾波輸入圖像進行圖像梯度稀疏正則化約束得到引導圖像；

S3：將所述引導圖像和所述濾波輸入圖像融合得到引導濾波圖像；

S4：將所述引導濾波圖像作為初始化圖像進行迭代重建。

優(yōu)選的，步驟S1之前包括：將X射線進行掃描得到投影數(shù)據(jù)；采集所述投影數(shù)據(jù)。

優(yōu)選的，步驟S1中具體包括：