[發明專利]一種CT圖像環形偽影的迭代后處理去除方法

有效

• 申請號: 202011058466.9
• 申請日: 2020-09-30
• 公開（公告）號: CN112233027B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 黃魁東;楊亞飛
• 申請（專利權）人: 西北工業大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G16H30/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種CT圖像環形偽影的迭代后處理去除方法。首先將帶環形偽影的CT圖像轉化至極坐標系，再從極坐標CT圖像中提取結構圖像，并從極坐標CT圖像中減去結構圖像，生成包含圖像細節和條紋偽影的紋理圖像；然后從紋理圖像中提取出條紋偽影圖像，將條紋偽影圖像轉化至笛卡爾坐標系得到環形偽影圖像；從帶環形偽影的CT圖像中減去環形偽影圖像得到校正的CT圖像，并迭代此過程直至達到迭代停止條件。本發明在保留圖像細節和空間分辨率的同時，可有效去除強度依賴環形偽影、時間依賴環形偽影，以及強度和時間依賴混合環形偽影，無須事先識別判定，具有良好的通用性，在傳統及新型醫學CT和工業CT中均可應用。

技術領域

本發明涉及一種CT圖像環形偽影的迭代后處理去除方法，屬于醫學CT成像和工業CT無損檢測技術領域。

背景技術

錐束CT圖像中的環形偽影可能惡化圖像的結構和紋理細節，從而影響臨床診斷準確性和工業零件檢測精度。一般而言，平場校正后的CT圖像中可能存在環形偽影，其成因主要包含：探測器響應的強度依賴性和CT硬件系統(入射射線強度和探測器響應)的時間依賴性。探測器響應的強度依賴性導致CT圖像中存在強度依賴環形偽影(環形偽影的灰度恒定)。CT硬件系統的時間依賴性會導致重建圖像中存在時間依賴環形偽影(環形偽影的灰度不恒定)。特別的，對于制造工藝尚未完全成熟、性能尚不穩定的新型CT系統而言，由于同時受探測器響應的強度依賴性和CT硬件系統的時間依賴性影響，其圖像中往往同時存在強度依賴環形偽影和時間依賴環形偽影(以下簡稱混合環形偽影)，嚴重影響CT圖像質量及后續處理過程，導致無法充分發揮其特有優勢。

CT圖像環形偽影后處理去除方法直接在圖像域進行，在不需要原始投影的同時更加直觀，因此環形偽影后處理去除技術在商業系統中應用廣泛。當前采用的方法主要有：滑動窗口濾波、小波分解、傅立葉低通濾波、變分等方法。前三種方法通過保留特征提取部分去除環形偽影，但閾值選擇直接影響提取效果，且會造成一定細節損失。環形偽影在極坐標下表現為條紋偽影，具有明顯的結構特征，變分方法在去除條紋偽影方面相對前三種方法具有天然的優勢，但極坐標變換時存在空間分辨率損失。

綜上所述，現有CT圖像環形偽影后處理去除方法主要針對強度依賴環形偽影，無法有效應用于時間依賴環形偽影的去除和混合環形偽影的去除。另外，現有的技術難以去除較強的環形偽影，可能導致部分環形偽影殘留或損失部分圖像細節，難以滿足精準醫學CT成像要求和高精度工業CT無損檢測需求。

發明內容

為了解決實際CT圖像中強度依賴環形偽影、時間依賴環形偽影、強度和時間依賴混合環形偽影導致的圖像結構破壞和圖像細節損失等問題，本發明提供一種CT圖像環形偽影的迭代后處理去除方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

步驟1：利用插值方法將帶環形偽影的CT圖像S轉換為極坐標CT圖像S_polar；

步驟2：利用圖像結構提取算法從S_polar中提取結構圖像S_structure，并從S_polar中減去S_structure生成紋理圖像S_texture；

步驟3：從S_texture中提取條紋偽影圖像S_stripe；

步驟4：利用插值方法將S_stripe轉化為環形偽影圖像S_ring,k，其中k為當前迭代的次數；

步驟5：從S中減去S_ring,k，得到校正的CT圖像S_correct；