[發明專利]基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法和裝置

有效

• 申請號: 202110256654.0
• 申請日: 2021-03-09
• 公開（公告）號: CN113034636B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 牛田野;江陽康;羅辰
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06N3/04;G06N3/08
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 曹兆霞

1.一種基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，包括以下步驟：

基于跨尺度多能譜診斷CT圖像構建以散射污染投影數據和散射信號為一個樣本對的樣本數據集，利用樣本數據集優化包含用于估計散射信號的生成器和用于區分散射信號的鑒別器的生成式對抗網絡的參數，提取參數優化好的生成器作為跨尺度多能譜散射估計模型；

利用跨尺度多能譜散射估計模型對測量錐束CT投影數據進行散射估計，根據估計散射信號和錐束CT投影數據實現對錐束CT散射校正；

所述基于跨尺度多能譜診斷CT圖像構建以散射污染投影數據和散射信號為一個樣本對包括：

對跨尺度多能譜診斷CT圖像分別進行正向投影處理和蒙特卡羅仿真處理，得到無散射投影數據和散射信號；

將散射信號添加到無散射投影數據中，獲得與測量錐束CT投影接近的散原信號比；

根據散原信號比將散射信號添加到無散射投影數據中，獲得散射污染投影數據，該散射污染投影數據與散射信號組成一個樣本對。

2.如權利要求1所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，所述生成器采用具有殘差塊的對稱編碼器-解碼器框架，其輸入為散射污染投影數據或測量錐束CT投影數據，輸出為估計散射信號。

3.如權利要求1所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，所述鑒別器采用馬爾科夫鑒別器，其輸入為估計散射信號和樣本對中的原始散射信號，輸出對輸入數據的鑒別真偽的結果。

4.如權利要求1所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，在對生成式對抗網絡進行參數優化時，采用的損失函數G^*為：

其中，λ是LI正則項的系數，L1正則項以約束估計散射信號和原始散射信號之間的差異，同時保持邊界：

||·||₁表示L1范數，表示最小二乘生成式對抗網絡的損失函數，定義為：

其中，j為樣本對的索引，M為樣本數據集的樣本對的總數，D(·)表示鑒別器的輸出的鑒別結果，G(·)表示生成器輸出的估計散射信號，和表示第j個樣本對中的散射污染投影數據和散射信號。

5.如權利要求1或4所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，在對生成式對抗網絡進行參數優化時，所述生成器和鑒別器中參數使用自適應矩估計算法進行優化。

6.如權利要求1所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，所述根據估計散射信號和錐束CT投影數據實現對錐束CT散射校正包括：

從錐束CT投影數據中取出估計散射信號得到修正后錐束CT投影數據，對修正后錐束CT投影數據進行降噪和重建獲得修正后CT圖像。

7.如權利要求1所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法，其特征在于，在獲得修正后CT圖像后，采用均方根誤差、Pearson相關系數、平均結構相似指數和空間非均勻性作為圖像定量評價指標來評估錐束CT散射修正的效果。

8.一種基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善裝置，包括計算機存儲器、計算機處理器以及存儲在所述計算機存儲器中并可在所述計算機處理器上執行的計算機程序，其特征在于，所述計算機處理器執行所述計算機程序時實現權利要求1～7任一項所述的基于跨尺度多能譜CT標簽的錐束CT圖像質量改善方法。