[發明專利]一種CBCT設備的金屬偽影校正方法和系統

在審

• 申請號: 202110430655.2
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113140016A
• 公開（公告）日: 2021-07-20
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 合肥登特菲醫療設備有限公司
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;G06T15/00
• 代理公司: 合肥市浩智運專利代理事務所(普通合伙) 34124
• 代理人: 張祥

本發明提供了一種CBCT設備的金屬偽影校正方法，在掃描數據中提取金屬目標位置并將其所有像素投影到探測器表面，獲取金屬目標在探測器表面的坐標值，并對該坐標值進行插值修補，將修補后的數據進行三維重建，并將初始提取的金屬目標加入重建的三維圖像中。本發明的優點在于：在原始圖像中分離出金屬目標后，將金屬目標映射到探測器表面，然后再進行插值修補，將金屬目標對應的區域插值并三維重建處理后再將原始提取的金屬目標加回去，由此得到沒有金屬目標產生的偽影的三維圖像，方便快速的實現了金屬目標及偽影的校正。

技術領域

本發明涉及CBCT設備的圖像處理技術領域，尤其涉及一種CBCT設備的金屬偽影校正方法和系統。

背景技術

在口腔醫療設備中，CBCT是一種集機械、電氣電子、軟件與算法于一體的多學科交叉的技術復雜的系統醫療設備。最終呈現給用戶的CBCT圖像的清晰與否受到系統中多個環節的影響，金屬偽影是其中最主要的影響因素之一。CBCT成像中X光的多能屬性，使得X光在穿過高密度物質過程中，比如金屬目標，能譜中的低能X光會被衰減掉，這種物理過程會硬化X光能譜，X光在穿過高密度目標后面的其他組織過程中，組織的衰減系數會相對減小。這便是CBCT中硬化偽影的形成原理，也是金屬偽影的產生原因。

為了在臨床應用中更清晰地觀察牙齒等口腔組織結構細節，CBCT成像算法需要做金屬偽影去除處理。金屬偽影去除處理有兩個核心處理步驟，其中一個是投影中金屬目標的定位，另一個是金屬目標的插值處理。而前一步處理是后一步處理的基礎，所以金屬目標的定位在金屬偽影去除處理流程中至關重要。

投影中金屬目標的定位通常采用的方法是，先在重建的CBCT圖像中分割金屬目標區域，再分別將CBCT圖像與金屬目標圖像前向投影至二維投影圖像，在投影域中識別金屬目標的像素位置。另一種方法同樣需要先計算兩種體積數據的前向投影，然后將投影數據變換至正弦圖域，在正弦圖中識別金屬區域的坐標位置。這兩類方法都需要使用前向投影處理，前向投影方法需要在三維體積圖像域進行插值，然后再加權累加處理，這會大大增加計算的復雜性，降低金屬偽影去除三維重建的效率。

如公開號為CN111815521A的發明專利申請公開的一種基于先驗圖像的錐束CT金屬偽影校正算法，就公開了對金屬圖像和先驗圖像進行前向投影，然后再進行插值修復，并將修復后的圖像重建后與閾值分割出的圖像進行融合，實現金屬偽影校正的目的。該方法在進行前向投影時需要對先驗體積圖像和金屬體積圖像的整個體積數據分別進行操作，處理的數據量大，非常耗時。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種僅對金屬目標的像素坐標進行運算的金屬偽影校正方法，提高運算速度。

本發明是通過以下技術方案解決上述技術問題的：一種CBCT設備的金屬偽影校正方法，在掃描獲取的體積數據中提取金屬目標位置并將其所有體素投影到探測器表面，獲取金屬目標在探測器表面的坐標值，并對該坐標值進行插值修補，將修補后的數據進行三維重建，并將初始提取的金屬目標圖像加入重建的三維圖像中。

本發明在原始圖像中分離出金屬目標后，將金屬目標映射到探測器表面，然后再進行插值修補，將金屬目標對應的區域插值處理后再通過重建三維圖像并將原始提取的金屬目標圖像加回去，由此得到沒有金屬目標產生的偽影的三維圖像，方便快速的實現了金屬偽影的校正。

優選的，以射線源S和探測器的旋轉中心O為原點構建圖像坐標系，以探測器的中心點D為原點構建探測器坐標系，探測器坐標系的原點D與SO共線，射線源S和探測器分別處于旋轉中心O的兩側，圖像坐標系的X方向指向射線源S，Z方向為天向，Y方向根據右手定則確定；探測器坐標系的X方向指向射線源S，V方向為天向，U方向根據右手定則確定；

對于圖像坐標系中的點P(x,y,z)，射線源S從起始位置旋轉了角度θ后，點P在探測器坐標系中的坐標為P_θ(u,v,x_θ)，則