[發(fā)明專利]一種錐束CT射束硬化曲線偵測(cè)及投影加權(quán)校正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910143911.2
• 申請(qǐng)日: 2019-02-27
• 公開（公告）號(hào): CN109919868B
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊富強(qiáng);張定華;張華;黃魁東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00
• 代理公司: 暫無信息
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本發(fā)明公開了一種錐束CT射束硬化曲線偵測(cè)及投影加權(quán)校正方法，利用射線采樣矩陣信息先驗(yàn)知識(shí)和預(yù)先重建的切片圖像，以射線與二值化圖像進(jìn)行求取交線長(zhǎng)度，偵測(cè)得到射束硬化曲線。通過對(duì)擬合函數(shù)進(jìn)行投影加權(quán)修正，實(shí)現(xiàn)多能投影的硬化校正，改善因多能投影重建引起的杯狀偽影，提高圖像質(zhì)量。本發(fā)明提供的錐束CT射束硬化曲線偵測(cè)及投影加權(quán)校正方法，適用于任意復(fù)雜度的被測(cè)物體的硬化曲線偵測(cè)及杯狀偽影校正，方法的可靠性、穩(wěn)定性、抗噪性好，可在很大程度上減少錐束CT硬化投影杯狀偽影對(duì)圖像的干擾與影響，明顯改善錐束CT圖像質(zhì)量。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于錐束CT應(yīng)用相關(guān)的醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)無損檢測(cè)領(lǐng)域，涉及一種錐束CT射束硬化曲線偵測(cè)及投影加權(quán)校正方法。

背景技術(shù)

錐束CT(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)作為一種先進(jìn)的醫(yī)學(xué)成像和工業(yè)無損檢測(cè)技術(shù)，在不破壞物體情況下，以二維或三維斷層圖像的形式清晰、準(zhǔn)確、直觀地展現(xiàn)被檢測(cè)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，定量地提供物體內(nèi)部缺陷位置和尺寸。

實(shí)際工業(yè)射線檢測(cè)中使用的射線不是單色射線，而是寬束、連續(xù)譜的多色射線。且工業(yè) CT掃描能量較高，由于不同能量射線衰減程度不同，射線穿越物體后能譜發(fā)生變化。射束硬化偽影是影響重建圖像質(zhì)量的重要因素。在多色X射線譜中，低能光子更容易被吸收，隨著射線穿透深度的增加，高能光子所占比例增加，射線平均能量升高，重建時(shí)依然以單能等效能量進(jìn)行計(jì)算，導(dǎo)致重建圖像出現(xiàn)杯狀偽影，各點(diǎn)灰度值同實(shí)際物體的吸收系數(shù)之間出現(xiàn)偏差，降低了圖像質(zhì)量。

目前，X射線的射束硬化校正方法主要分為單能法和雙能法。多項(xiàng)式擬合法是一種單能射束硬化校正方法，雖然實(shí)現(xiàn)起來簡(jiǎn)單，但靈活性差。Zou X等人在Journal ofMedical Imaging Health Informatics(2016,6(7):1701-1707)的文章“TV-BasedCorrection for Beam Hardening in Computed Tomography”中提到的后處理法是基于重建-濾波-投影的迭代重建校正方法。一般先用前投影法校正，然后對(duì)重建出的切片進(jìn)行門限值濾波，然后再進(jìn)行投影、重建。該方法對(duì)各部分的材料吸收系數(shù)差別較大的物體有一定的效果，但實(shí)施起來復(fù)雜、費(fèi)時(shí)。Abbema J等人在Physica Medica(2012,28(1):25-32)的文章“Feasibility and accuracy of tissue characterization with dual sourcecomputed tomography”中提出的雙能量法是理論上消除射束硬化的最佳方法，它是對(duì)引起射束硬化現(xiàn)象的原因進(jìn)行建模，實(shí)現(xiàn)物體位置函數(shù)和能量函數(shù)的分離，但該方法需要知道X射線的能譜分布。

上述不同方法雖然取得了一定的射束硬化偽影抑制效果，但對(duì)于錐束CT醫(yī)學(xué)成像要求和工業(yè)無損檢測(cè)需求，已有方法的通用性較差，實(shí)際應(yīng)用中往往受到諸多限制。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)多能X射線衰減系數(shù)隨著射線穿越路徑的變長(zhǎng)而減小，出現(xiàn)投影灰度隨射線路徑長(zhǎng)度的非線性變化，重建時(shí)產(chǎn)生的杯狀偽影問題，本發(fā)明提供一種錐束CT射束硬化曲線偵測(cè)及投影加權(quán)校正方法。利用射線采樣矩陣信息先驗(yàn)知識(shí)和預(yù)先重建的切片圖像，以射線與二值化圖像進(jìn)行求取交線長(zhǎng)度，偵測(cè)得到射束硬化曲線。通過對(duì)擬合函數(shù)進(jìn)行投影加權(quán)修正，實(shí)現(xiàn)多能投影的硬化校正，改善因多能投影重建引起的杯狀偽影，提高圖像質(zhì)量。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案包括以下步驟：

(1)設(shè)置投影采樣幾何參數(shù)；

(2)對(duì)多色投影P_p進(jìn)行預(yù)重建，獲取中心切片圖像S對(duì)應(yīng)的二值化圖像B；

(3)獲取射線與二值化圖像的交線長(zhǎng)度，擬合得到偵測(cè)硬化曲線；

(4)對(duì)偵測(cè)硬化曲線進(jìn)行投影加權(quán)及修正；

(5)以修正后的函數(shù)模型對(duì)多能射線進(jìn)行校正，三維重建獲取切片。