[發明專利]一種MVCT圖像的增強方法及系統

有效

• 申請號: 201811621534.0
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN109741275B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 朱健;劉亞如;董吉文;程陽;于海寧;白曈;尹勇;李寶生
• 申請（專利權）人: 濟南大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T3/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 程華

本發明公開了一種MVCT圖像的增強方法及系統。所述增強方法采用塊匹配算法從MVCT圖像中提取多個三維圖像塊，然后，求解所述三維圖像塊利用區別性字典表示的稀疏系數矩陣，并將噪聲偽影特征塊對應的稀疏系數矩陣中的系數歸零，得到組織結構稀疏系數矩陣；并利用所述組織結構稀疏系數矩陣和區別性字典表示所述三維圖像塊，并進行字典處理，得到字典處理后的三維圖像塊，最后對所述字典處理后的三維圖像塊進行三維去噪處理，并將去噪后的三維圖像塊還原成二維圖像，得到增強后的MVCT圖像。本發明將區別性特征表示和三維塊匹配中的塊匹配算法的結合，去除了MVCT圖像的噪聲，并進一步的進行三維去噪，提高了MVCT圖像的軟組織對比度。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，特別涉及一種MVCT圖像的增強方法及系統。

背景技術

螺旋斷層放療TomoTherapy是一種具有影像引導功能的腫瘤放射治療醫用直線加速器。為了提高放療的準確性，在為患者實施放療前，TomoTherapy可以將6MV的放射治療射線能量調整為3.5兆伏，由此對患者腫瘤部位進行CT掃描，獲得兆伏級X射線CT(Megavoltage CT，MVCT)圖像。兆伏級CT(MVCT)圖像在腫瘤放射治療過程中一方面可以用來校正患者體位，保證了整個治療過程中射線施照的準確性；另一方面物理師或醫生可以通過MVCT影像觀察患者腫瘤位置、大小，在腫瘤或周圍器官變化較大的情況下及時調整放療計劃，為患者提供個體化的自適應放射治療。此外，MVCT圖像能夠較好地反映物理密度與電子密度的線性關系，因此還可以用來進行劑量計算以評估患者實際受照射劑量。在MVCT成像過程中，射線穿過人體時，由于康普頓效應，對原子序數依賴減少，大量的射線穿過人體，即使在探測器上發生散射，得到的影像也具有較好的均勻性和空間分辨率，但是由于軟組織對比度和密度分辨率較差，摻雜噪聲，給影像引導放療或自適應放療帶來困難。

發明內容

本發明的目的是提供一種MVCT圖像的增強方法及系統，以降低MVCT圖像中的噪聲，增強軟組織對比度和密度分辨率。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供了一種MVCT圖像的增強方法，所述增強方法包括如下步驟：

構建區別性字典，所述區別性字典包括組織結構特征塊和噪聲偽影特征塊；

采用塊匹配算法從MVCT圖像中提取多個三維圖像塊；

求解所述三維圖像塊利用所述區別性字典表示的稀疏系數矩陣；

將所述噪聲偽影特征塊對應的所述稀疏系數矩陣中的系數歸零，得到組織結構稀疏系數矩陣；

利用所述組織結構稀疏系數矩陣和所述區別性字典表示所述三維圖像塊，并進行字典處理，得到字典處理后的三維圖像塊；

對所述字典處理后的三維圖像塊進行三維去噪處理，得到去噪后的三維圖像塊；

將所述去噪后的三維圖像塊還原成二維圖像，得到增強后的MVCT圖像。

可選的，所述構建區別性字典，具體包括：

獲得MVCT圖像的體數據和HQCT(High quality CT，高質量CT圖像)圖像的體數據；

從所述HQCT圖像的體數據中提取組織結構特征塊；

根據所述MVCT圖像的體數據和所述HQCT圖像的體數據，獲得差異體數據；

從所述差異體數據中提取噪聲偽影特征塊；

將所述組織結構特征塊和噪聲偽影特征塊組合成區別性字典。

可選的，所述從所述差異體數據中提取噪聲偽影特征塊，之后還包括：

過濾掉所述噪聲偽影特征塊中的組織結構信息，得到過濾后的噪聲偽影特征塊；