[發明專利]基于鏡像投影相似度的錐束CT幾何偽影去除方法及裝置

有效

• 申請號: 202010217350.9
• 申請日: 2020-03-25
• 公開（公告）號: CN111539878B
• 公開（公告）日: 2022-11-01
• 發明（設計）人: 席曉琦;韓玉;李磊;閆鑌;譚思宇;朱明婉;孫釗穎
• 申請（專利權）人: 中國人民解放軍戰略支援部隊信息工程大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T11/00;G06V10/74
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張立強

本發明提供一種基于鏡像投影相似度的錐束CT幾何偽影去除方法及裝置。該方法包括：選取待校正圖像的兩張鏡像投影數據，對其進行旋轉及水平位移處理，得到處理后的兩張鏡像投影數據；按照預設特征提取閾值對處理后的兩張鏡像投影數據進行局部特征點提取與匹配，構建特征匹配準確度函數；獲取處理后的兩張鏡像投影數據的列灰度值數據，構建旋轉軸相似度函數；根據特征匹配準確度函數和旋轉軸相似度函數，構建加權的鏡像投影相似度函數；通過優化算法求解出鏡像投影相似度函數取最大值時所對應的旋轉角度和位移量；對所有投影數據進行幾何校正，重建得到無幾何偽影的數據。本發明通過改變權重參數對鏡像投影相似度函數進行微調，泛用性較好。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于鏡像投影相似度的錐束CT幾何偽影去除方法及裝置。

背景技術

X射線計算機斷層成像(Computed Tomography，CT)是利用X射線的強穿透性對待測物體進行不同角度下的投影測量以獲取物體橫截面信息的成像技術?？蓪崿F快速三維成像的錐束CT系統以其高輻射利用率、高空間分辨率以及局部放大能力等優良特性已經在無損檢測、材料分析、質量檢測、尺度測量等工業領域得到了廣泛的應用與關注。利用錐束CT對待測樣品進行三維成像主要包括投影數據采集、數據校正、圖像重建及后處理等幾個步驟。CT圖像數據校正的核心工作就在于如何消除掃描及重建過程中所帶來的CT圖像偽影問題，其中由于射線源點、旋轉軸以及探測器中心相互偏離所引起的幾何偽影問題一直是CT數據校正中的熱點問題。幾何偽影最典型的“雙結構”虛影會使得待測物體的特征細節難以觀測，嚴重影響了CT系統的空間分辨率及圖像質量。

為了解決這一問題，最為常見的方法是使用預先設計、制作的定標體模在每次待測樣品掃描之后于相同的縮放軸位置進行掃描，再通過體模上金屬線、小球等特征明顯的標記物的幾何位置關系進行系統幾何誤差的計算。該方法算法穩定，計算的效率和準確度也較高，但是明顯可以看出其還是具有下述兩點局限性：首先額外的體模掃描降低了掃描的效率與輻射利用率；其次由于兩次掃描需要在相同的縮放位置進行，對于系統的可重復性提出嚴格的要求，在實際應用中有時難以滿足這一條件。因此，僅利用樣品自身掃描數據的幾何偽影自校正算法具有極大的研究價值與應用潛力。

幾何偽影自校正算法的核心思路在于利用錐束CT投影所具備的固有特性或者重建數據中的圖像指標構建代價函數，再通過優化算法進行幾何誤差函數的求解。目前的自校正算法普遍存在著以下一些不完善之處：首先相比于定標體模法計算效率較低，主要原因在于利用優化算法求解的需進行多輪迭代，例如論文《An auto-focus method forgenerating sharp 3D tomographic images》提出了一種基于重建圖像銳度的幾何偽影自校正算法，需要在迭代過程中進行多次重建，降低了算法的運行速度；其次，現有自校正算法的泛用性普遍較差，不同算法所設計的代價函數通常只能對特定類型的樣品數據可進行準確計算；此外，例如論文《An optimization-based method for geometricalcalibration in cone-beam CT without dedicated phantoms》等基于投影圖像評價指標的自校正算法的計算準確度受圖像噪聲影響也比較大。

發明內容

針對現有的幾何偽影自校正算法存在泛用性差的問題，本發明提供一種基于鏡像投影相似度的錐束CT幾何偽影去除方法及裝置。

本發明提供的基于鏡像投影相似度的錐束CT幾何偽影去除方法包括：

步驟1：選取待校正圖像的兩張鏡像投影數據，設定旋轉角度η和位移量δu，對所述兩張鏡像投影數據進行旋轉及水平位移處理，得到處理后的兩張鏡像投影數據；

步驟2：按照預設特征提取閾值對所述處理后的兩張鏡像投影數據進行局部特征點提取與匹配，構建特征匹配準確度函數S₁(η,δu)；