专利名称：利用频谱外推技术改进成像质量的超声ct图像重建方法
技术领域：
本发明属于医学成像领域，特别涉及ー种利用频谱外推技术改进成像质量的超声CT图像重建方法。
背景技术：
1971年英国EMI公司Hounsfield研究成功第一台CT扫描机，1975年美国Ledkey设计的一台全身CT机问世，它采用X-ray对人体扫描获取信息，经过计算机处理而获得重建图像，从而显著扩大了人体的检查范围，提高了病变的检出率和诊断的准确性。超声CT成像由X-CT发展而来，用这种成像方法可以获得声速、声衰减系数、及非线性參量等的定量图像。相比较X-CT，超声具有无辐射而对人体无害的特点，并且造价低廉，在医学上以及无伤检测等领域具有广阔的应用前景。早期的超声CT图像重建方法借鉴了 X-CT的成像方法，把超声在物体内的传播路径看成直线，对超声的折射和衍射(统称衍射)效应完全忽略，所以重建得到的图像是定性的，仅能显示轮廓，具有很大的误差。目前发展较快的方法是衍射层析成像方法，其基于波动学理论，将介质看成声学參量(密度P，声速c)等连续变化的非均匀体，其中声速的传播可以通过波动方程的解来描述。在Born、Rytov近似下，以傅里叶衍射投影定理为基础，建立了投影的傅氏变化和像函数的频域直接的联系，并且处理的过程中可以使用FFT，重建速度快，能够产生准实时的成像。超声衍射层析成像方法有反射和透射两种方式。在应用中，只会采用其中ー种方式，反射和透射的数据分别对应于Edward圆的高频和低频。因此，我们在采用其中ー种方式的时候只会获得部分的频谱的信息。比如采用透射型的超声CT获取投影，将只能获取物体图像低频信息，高频部分的信息就会缺失，重建得到的图像质量就较低。本发明由此而来。
发明内容
本发明是ー种利用频谱外推技术改进成像质量的超声CT图像重建方法。其解决了超声衍射层析成像中透射型方法获取的投影数据的频谱局限于低频而导致图像重建质量不高的缺陷，提出了ー种新型的超声CT成像的方法。为了达到以上所述的目的，本发明的实施例采用如下技术方案对所得到的各个方向的投影进行ー维傅里叶变换，得到物体断层平面(即像函数)的频谱低频部分的信息，在对频域值进行ニ维傅里叶反变换，可以得到初始的图像。然后对初始的低频图像使用G-P算法，得到高频信息和初始的高频图像。再使用改进的非线性频谱外推的方法，利用了高频图像的局部信息，从而能兼顾各种幅度的高频分量，使图像 在整体上均匀增强。ー种利用频谱外推技术改进成像质量的超声CT (计算机断层成像)图像重建方法，其特征在于所述方法包括以下步骤
(I)使用透射型超声CT设备对物体进行180°扫描，获取各个方向投影数据；(2)利用衍射层析成像的由投影数据获得初始的重建图像；(3)根据G-P算法获得初始的高频图像；(4)用一种改进非线性频谱外推的方法增强高频图像，然后得到更高质量的重建图像。本发明还有以下ー些技术特征I步骤(2)使用了衍射层析成像的方法，其建立在傅里叶衍射定理的基础上，建立了投影数据的ー维傅氏变换和像函数频域之间的关系，如下公式所示
权利要求
1.一种利用频谱外推技术改进成像质量的超声CT (计算机断层成像)图像重建方法，其特征在于所述方法包括以下步骤 (1)使用透射型超声CT设备对物体进行180°扫描，获取各个方向投影数据； (2)利用衍射层析成像的由投影数据获得初始的重建图像； (3)根据G-P算法获得初始的高频图像； (4)用一种改进非线性频谱外推的方法增强高频图像，然后得到更高质量的重建图像。
2.根据权利要求I所述的衍射层析成像的方法，其特征在于其建立在傅里叶衍射定理的基础上，建立了投影数据的一维傅氏变换和像函数频域之间的关系，如下公式所示 FTid (Pllf (I)} (k^) = FT2d {f (x, y)} (kx, ky) 其中PwU)代表入射角为V的投影值，f(x, y)为原像函数，说明投影数据的一维傅里叶变换对应于像函数的二维傅里叶变换频域的一个半圆上的值(Ewald圆)。
3.根据权利2要求所述的衍射层析成像的方法，我们对所得到的各个方向的投影数据都进行一维傅氏变换，就可以得到像函数f(x，y)的频谱，再进行二维傅里叶反变换就可以得到像函数f (X，y)。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于步骤(3)中对得到的初始的低频图像使用G-P算法来进行频谱外推，以获取高频部分的信息。
5.根据权利要求4所述的G-P算法，其特征在于利用成像区域的先验知识，结合谱的解析性质通过迭代从不完全频谱推出整个空间谱的分布情况，迭代过程如下
6.根据权利要求I所述步骤(4)，其特征在于使用了非线性的频谱外推的方法来加强图像高频部分，通过以下步骤 H = BP (s X (BOUND (H0))) H。是在步骤(3)中得到的图像高频部分，BP是高通滤波器，s —个放大因子。其中BOUND (x)函数如下
7.根据权利6所述的所述的非线性频谱外推的方法，其特征在于采用一种修正来代替其中剪切操作，从而使幅度变化变缓，修改的公式如下 BOUND'(H0(i,j)) = sgn(H0(i,j))T'(iJ) |f 其中k是修止因子，它越大修正的力度越小，T' (i，j)通过下面的公式计算 h' 。= LP(Ih0I)
其中LP是低通滤波。
8.根据权利要求7所述的改进的非线性谱外推的方法，其特征在于增强整幅图像时利用高频图像Htl的局部信息取代其整体信息，对Htl进行包络检波，用得到的包络代替Htlmax作为剪切阈值的基准，在整幅图像增强时能兼顾各种幅度的高频分量，使图像在整体上均匀增强。
全文摘要
本发明公开了一种利用频谱外推技术改进成像质量的超声CT图像重建方法，该方法首先使用透射型超声CT设备对物体进行180°扫描，获取各个方向投影数据；对得到的各个方向的投影值进行一维傅氏变换，得到物体断层平面(即像函数)的频谱低频部分的信息，再对频域值进行二维傅氏反变换，可以得到初始的图像；然后对初始的低频图像使用G-P算法，得到高频信息和初始的高频图像；再使用改进的非线性频谱外推的方法，利用了高频图像的局部信息，兼顾了各种幅度的高频分量，使图像在整体上均匀增强。该方法有效解决了衍射层析法进行超声CT图像重建时，获得图像信息局限于低频的缺点，能获得更高质量的重建图像，且方法稳定可靠，在医学成像领域具有极大的应用价值。
文档编号A61B8/15GK102651126SQ20111004494
公开日2012年8月29日 申请日期2011年2月24日 优先权日2011年2月24日
发明者徐世军 申请人:徐世军