[發明專利]CT系統能譜不一致性的校正方法

有效

• 申請號: 201811220019.1
• 申請日: 2018-10-18
• 公開（公告）號: CN109363703B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 高河偉;張麗
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: A61B6/03
• 分類號: A61B6/03
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本發明公開了一種CT系統能譜不一致性的校正方法，包括：利用測量的非均勻濾波片的透射值和不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜進行非均勻濾波片厚度自適應估計，獲得非均勻濾波片在每一個探測器單元位置處的等效厚度；根據物體的線衰減系數、厚度信息和非均勻濾波片在每一個探測器單元位置處的等效厚度，建立CT系統多色投影值與單色投影值的硬化函數關系，并依據硬化函數關系得到硬化校正查找表；以及根據每一個探測器單元的硬化校正查找表，校正該探測器的多色投影值至對應單色投影值。該校正方法消除了CT系統能譜不一致性，且不僅適用于靜態的空間非均勻濾波片，還適用于對動態的時間非均勻濾波片的處理。

技術領域

本公開屬于圖像處理技術領域，涉及一種CT系統能譜不一致性的校正方法。

背景技術

計算機斷層成像(CT，Computerized Tomography)是使用X射線束和探測器掃描物體的某一截面(斷層)，利用人體器官或組織對X射線的吸收系數不同的特性獲得反映此截面物理或化學特性的投影數據集合，通過計算機運算獲得截面上任意位置的參數值，并由此得到斷層圖像。

CT系統的主要部件包括：X射線源、探測器、以及旋轉裝置。在CT成像過程中，X射線源與探測器圍繞物體做相對旋轉運動，以此獲得不同旋轉角度下的CT數據，也稱CT投影值，在CT成像中，X射線的衰減服從指數規律，CT投影值是間接獲取的，通常需要“負對數”預處理。

CT系統中所采用的X射線源所產生的X射線光子是一個多色的寬能譜(Spectrum)，因此CT系統一般是一個多色系統(Polychromatic)。根據X射線與物質相互作用的機制，多色能譜會帶來射線硬化效應，即X射線穿過物體時其低能X射線相對衰減較多、高能X射線相對衰減較少，從而使得X射線“變硬”了。射線硬化是CT系統的一個根本性物理難題，如果處理不當會使得CT圖像產生各種偽影，如杯狀偽影(cupping)、明暗陰影(Shading)、條紋狀偽影(Streak)、以及環狀偽影等。X射線能譜在探測器視野上的空間分布劇烈變化(強烈的不一致性)會導致環狀偽影。圖1是CT系統中可能影響能譜變化/分布的部件的示意圖。參照圖1所示，CT系統中的能譜隨空間位置劇烈變化，一般是由于系統中加入了空間變化劇烈的濾波材料造成的，如圖1中的空間非均勻的濾波片所示，在實際的部件中空間變化劇烈的濾波材料諸如為領結(Bowtie)濾波片、空間編碼器(coding)、以及主束調制器(Primarymodulator)等。

因此，為了得到清晰的、不含各種偽影的CT斷層圖像，需要對由于空間非均勻濾波片帶來的能譜不一致性進行校正。

根據系統設計的需要，有時候還會出現濾波片在掃描時間上不均勻的情況，也會帶來能譜不一致性的問題。

發明內容

(一)要解決的技術問題

本公開提供了一種CT系統能譜不一致性的校正方法，以至少部分解決以上所提出的技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一個方面，提供了一種CT系統能譜不一致性的校正方法，包括：利用測量的非均勻濾波片的透射值和不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜進行非均勻濾波片厚度自適應估計，獲得非均勻濾波片在每一個探測器單元位置處的等效厚度；根據物體的線衰減系數、厚度信息和非均勻濾波片在每一個探測器單元位置處的等效厚度，建立CT系統多色投影值與單色投影值的硬化函數關系，并依據硬化函數關系得到硬化校正查找表；以及根據每一個探測器單元的硬化校正查找表，校正該探測器的多色投影值至對應單色投影值。

在本公開的一些實施例中，不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜的獲取過程包括：通過實際測量得到不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜；或者通過建立不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜的模型；以及根據該不含非均勻濾波片的CT系統已知濾波片的透射值數據對有效能譜的模型中獲得的初始有效能譜進行優化，獲得的優化后的有效能譜為不含非均勻濾波片的CT系統有效能譜。