[發(fā)明專利]一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310297455.3
• 申請(qǐng)日: 2023-03-24
• 公開（公告）號(hào): CN116485925A
• 公開（公告）日: 2023-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊民;譚大龍;海潮;吳雅朋;劉海鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T11/00
• 分類號(hào): G06T11/00;G06T5/50;G06N3/0464
• 代理公司: 北京路浩知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 董娜

本發(fā)明提供一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，通過獲取初始CT圖像，并根據(jù)初始CT圖像制作數(shù)據(jù)集；構(gòu)建RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型，并為RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)損失函數(shù)；再將初始CT圖像的數(shù)據(jù)集輸入RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型中，RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型能夠抑制初始CT中的偽影，并輸出偽影抑制處理后的第一CT圖像和第二CT圖像，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)狀偽影的去除，最后將第一CT圖像和第二CT圖像中的有效信息進(jìn)行融合，輸出融合后的最終CT圖像，融合后的最終CT圖像的細(xì)節(jié)和結(jié)構(gòu)能夠得到有效地恢復(fù)，信噪比能夠得到明顯的提高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)成像技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

作為醫(yī)療及工業(yè)領(lǐng)域常用的無損檢測技術(shù)，X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描成像技術(shù)可以高分辨率重建物體的內(nèi)部信息，極大的方便了有關(guān)人員對(duì)目標(biāo)物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)、材質(zhì)、密度及缺陷信息的判讀。然而，因?qū)嶋H成像系統(tǒng)中硬件設(shè)備的制造等問題，重建后的斷層圖像中常會(huì)出現(xiàn)以固定點(diǎn)為圓心、亮度不同的同心圓環(huán)，即環(huán)狀偽影。環(huán)狀偽影的產(chǎn)生原因不唯一，如探測器像元損壞、探測器通道響應(yīng)不一致、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)故障、X射線光子不足等均會(huì)產(chǎn)生環(huán)狀偽影。如何有效抑制環(huán)狀偽影，提高X射線斷層圖像的像質(zhì)，具有重要的理論和實(shí)際意義。

在相關(guān)技術(shù)中，關(guān)于環(huán)狀偽影抑制方面的研究可分為兩類:基于投影域的偽影抑制和基于圖像域的偽影抑制。如早期Raven在投影圖域中，基于傅里葉變換設(shè)計(jì)了一種數(shù)值濾波器，有效的減弱了環(huán)狀偽影對(duì)圖像像質(zhì)的影響，但濾波后圖像中仍存在肉眼可見的偽影痕跡；Titarenko利用壓縮感知理論，通過最小化Tikhonov泛函修正正弦圖數(shù)據(jù)，該方法抑制偽影效果明顯，重建后的圖像中基本看不見環(huán)狀偽影，圖像的質(zhì)量得到較大幅度提高，但該算法復(fù)雜度高，計(jì)算量大，且部分參數(shù)的設(shè)置需要根據(jù)圖像特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)節(jié)；Sun等人通過對(duì)正弦圖進(jìn)行“插值-重建-濾波-重建”，在抑制環(huán)狀偽影的同時(shí)保持了圖像的細(xì)節(jié)，所提算法對(duì)大面積探測元損壞導(dǎo)致的嚴(yán)重環(huán)形偽影具有很好的校正效果，但該算法中的插值和濾波過程會(huì)改變圖像的原有信息，降低圖像的信噪比。

綜上所述，對(duì)于CT圖像中的環(huán)狀偽影的抑制問題，傳統(tǒng)算法存在偽影去除不徹底、圖像信噪比降低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法、裝置、設(shè)備和存儲(chǔ)介質(zhì)，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)CT圖像的偽影去除不徹底、圖像信噪比低等缺陷，實(shí)現(xiàn)在保護(hù)CT圖像結(jié)構(gòu)信息的同時(shí)最大程度地抑制環(huán)狀偽影，同時(shí)使CT圖像的信噪比得到明顯提高的效果。

本發(fā)明提供一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法，包括：

獲取初始CT圖像的數(shù)據(jù)集；

構(gòu)建RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型；

為所述RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)損失函數(shù)；

將所述數(shù)據(jù)集輸入所述RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型中，輸出偽影抑制處理后的第一CT圖像和第二CT圖像；

將所述第一CT圖像和所述第二CT圖像中的有效信息進(jìn)行融合，輸出融合后的最終CT圖像。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法，所述損失函數(shù)包括圖像域中的損失函數(shù)和投影域中的損失函數(shù)；所述第一CT圖像為在所述圖像域中抑制偽影后的CT圖像，所述第二CT圖像為在所述投影域中抑制偽影后的CT圖像。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法，所述RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型采用UNet網(wǎng)絡(luò)作為模型框架，所述RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型的下采樣部分包括用于提取不同尺度的偽影特征的1個(gè)雙卷積模塊和4個(gè)Inception模塊，上采樣部分包括用于識(shí)別并處理偽影的4個(gè)上采樣模塊和3個(gè)殘差模塊，還包括1個(gè)卷積核。

根據(jù)本發(fā)明提供的一種CT圖像環(huán)狀偽影抑制方法，為所述RAS_UNet網(wǎng)絡(luò)模型設(shè)計(jì)損失函數(shù)，具體包括；