[發(fā)明專利]一種基于可調(diào)雙因子的CT圖像射束硬化偽影校正系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910591978.2
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110458762B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳明;李剛;張秀琰;韓景奇;鄭永果;李涌
• 申請（專利權(quán)）人: 山東科技大學(xué)
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/149
• 代理公司: 青島智地領(lǐng)創(chuàng)專利代理有限公司 37252
• 代理人: 陳海濱

本發(fā)明公開了一種基于可調(diào)雙因子的CT圖像射束硬化偽影校正系統(tǒng)，具體涉及X射線CT成像技術(shù)領(lǐng)域。該系統(tǒng)在校正過程中，先分割CT圖像中高密度區(qū)域，獲得邊緣信息；然后計算高密度區(qū)域的投影數(shù)據(jù)；再近似計算物質(zhì)對射線的衰減系數(shù)，獲得高密度區(qū)域引起的偽影數(shù)據(jù)；最后利用經(jīng)典的濾波反投影算法重建偽影數(shù)據(jù)，并用原始圖像減去重建的偽影圖像獲得校正后的CT圖像。該系統(tǒng)可為工業(yè)CT和醫(yī)學(xué)CT檢測提供高質(zhì)量圖像，與以往CT圖像射束硬化偽影校正方法比較，該系統(tǒng)能快速、有效地消除硬化偽影，并且不需要先驗知識。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及X射線CT成像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于可調(diào)雙因子的CT圖像射束硬化偽影校正系統(tǒng)。

背景技術(shù)

X射線CT(Computed?Tomography，簡稱CT)是一種先進的無損檢測技術(shù)，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)、材料檢測等多個領(lǐng)域。其根據(jù)不同物質(zhì)對X射線的吸收程度不同，重建出射線經(jīng)過路徑上的斷層圖像。但是由于X射線管發(fā)出的射線是多色的，當(dāng)其穿過被測對象時與其發(fā)生相互作用，其中低能量的X光子優(yōu)先被吸收，導(dǎo)致X射線高能部分在被穿過物質(zhì)中的比例明顯增加，射線的平均能量升高。這種現(xiàn)象可理解為能譜變“硬”了，并稱之為射束硬化現(xiàn)象，其會導(dǎo)致CT投影值與穿過物質(zhì)的厚度之間成非線性的關(guān)系。并且，物質(zhì)衰減性越強，非線性關(guān)系表現(xiàn)越強，如骨頭、金屬等高密度物質(zhì)。這種非線性投影關(guān)系使得重建的CT圖像出現(xiàn)射束硬化偽影，圖中可觀察到“杯狀”和“條狀”偽影。

國內(nèi)外文獻中X射束硬化校正方法主要可以分為重建前校正和重建后校正。前者是在CT圖像重建前，線性化采集的多色投影數(shù)據(jù)，對單一成分的“杯狀”偽影可以得到不錯的校正效果。而后者可用于校正更復(fù)雜的CT檢測對象，首先對多色投影數(shù)據(jù)直接進行重建，獲得包含硬化偽影的CT圖像；然后進行圖像分割，得到不同種類的物質(zhì)；再對分割后的各個檢測部分尤其是高密度部分進行重新投影，最后將這些部分材料的重投影數(shù)據(jù)與待校正的投影數(shù)據(jù)一起代入提出的校正表達式進行校正后的CT重建，如可在校正過程中引入迭代方法以改善校正效果，如骨校正算法，對骨組織引起的“條狀”偽影有良好的校正效果，在CT上被廣泛使用。

目前的校正方法大都需要先驗知識，并且適用于成分組成簡單的檢測物體，如醫(yī)學(xué)CT中，人體可以認(rèn)為由軟組織和骨質(zhì)兩種物質(zhì)組成，工業(yè)CT中，待掃描的工件通常由單一的已知材料組成。而當(dāng)醫(yī)學(xué)CT人體成像中含有一些附屬物(如人工假肢、金屬附屬物、造影劑等)，或工業(yè)CT成像中待檢測的工件由多種未知的材料組成，這時由于沒有太多的先驗知識，CT圖像射束硬化偽影的校正難度增大。

國內(nèi)外一些發(fā)明專利中也涉及到CT圖像射束偽影硬化校正技術(shù)，主要包括：

專利號為CN201210229538.0的中國專利公開了一種術(shù)中CT圖像射束硬化偽影校正方法及裝置，其首先從重建圖像中分離出高密度組織部分和其他組織部分，并對它們分別進行重投影；然后對重投影數(shù)據(jù)進行校正，使用校正后的重投影數(shù)據(jù)進行圖像重建得到誤差CT圖像，利用該誤差CT圖像對原始CT圖像進行校正；最后獲得校正CT圖像。

專利號為CN201310092214.1的中國專利公開了一種基于卷積的X射線CT系統(tǒng)射束硬化校正方法，其首先將鉛箔過濾片緊貼后準(zhǔn)直器放置進行散射校正；然后設(shè)置CT系統(tǒng)掃描參數(shù)，不開射線源，采集系統(tǒng)的本底值；其次打開射線源，對當(dāng)前實驗室下的空氣進行掃描，獲取當(dāng)前空氣射線強度；再次掃描一組標(biāo)準(zhǔn)件，采集不同厚度下的投影數(shù)據(jù)，并進行擬合曲線，得到硬化模型和卷積校正模型；最后利用卷積校正模型函數(shù)進行硬化校正，得到校正后的射線強度數(shù)據(jù)，進行圖像重建獲得校正后的圖像。

專利號為CN201510639130.4的中國專利公開了CT圖像的射束硬化偽影校正裝置及方法，包括骨組織圖像獲取模塊、第一校正模塊、正投影模塊以及校正圖像獲取模塊，其中骨組織圖像獲取模塊用于從重建的原始圖像中提取骨組織圖像，第一校正模塊用于調(diào)整該骨組織圖像的當(dāng)前的CT值，正投影模塊用于對調(diào)整了CT值之后的骨組織圖像進行正投影以獲取骨組織圖像的正投影數(shù)據(jù)，校正圖像獲取模塊用于根據(jù)骨組織圖像的正投影數(shù)據(jù)進行圖像重建并獲取校正圖像。