一种基于探测器单元标定的ct图像伪影校正方法及应用_2

文档序号:9688290阅读:来源:国知局
t;0,11如)>0,其中1^=1,2心1(;问题归结为求解带不等式约束的 优化问题:
[004引 阳沪馬(货)'
[0046] s.t.阱,j(a) > 0,
[0047] hkj(a) >0,k = l,---K
[0048] 求解上述问题得到每个探测器单元对应的模体等效厚度关于多能投影数据的函 数映射关系。
[0049] 如上所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法在CT图像伪影校正中的 应用。
[0050] 而且,所述校正方法在多种不同的扫描方式中的应用;或者,所述校正方法在一类 单材质占优物体的伪影校正中的应用;或者,所述校正方法在岩屯、Ξ维CT成像图像伪影校 正、柱状物体Ξ维CT图像伪影校正、乳腺Ξ维CT图像伪影校正或口腔CT图像伪影校正方面 的应用。
[0051] 本发明的优点和积极效果是:
[0052] 本发明方法操作简单,所需模体易于制作,降低了模体的加工难度,且不要求模体 的精确尺寸和精确放置,降低了实际操作难度,也不需要知道射线的能谱信息,降低了实现 的复杂度,该方法能同时消除岩屯、CT图像中的缓变环状伪影和高频环状伪影,该方法能够 减轻由于衰减器引起的图像CT值崎变,该伪影校正方法还可W用于校正其它CT成像中的图 像伪影,如工业构件CT图像伪影、乳腺CT图像伪影等。
【附图说明】
[0053] 图1为本发明中岩屯、的CT扫描示意图;其中,图1-1为衰减器靠近探测器一端的岩 屯、的CT扫描示意图,图1-2为衰减器靠近射线源一端的岩屯、的CT扫描示意图,1为衰减器,2 为射线源,3为被测件,4为探测器;
[0054] 图2为本发明中衰减器和模体实体图;其中,图2-1为衰减器图,图2-2为模体图;
[0055] 图3为本发明中模体CT图像及分割结果图;其中,图3-1为模体CT图像,图3-2为模 体CT图像分割结果图;
[0056] 图4为本发明中多能投影到材料等效厚度的映射关系图;其中,图4-1相应于u = 681,图 4-2 相应于 u = 868;
[0057] 图5为本发明中岩屯、CT图像伪影校正对比实验结果;其中,图5-1为由多能投影数 据直接重建的图像,灰度窗[0,0.145];图5-2为用Wavelet-FFT对多能投影数据滤波后重建 的图像,灰度窗[0,0.145];图5-3为用本发明方法对多能投影数据校正后重建的图像,灰度 窗[0,0.062];
[0058] 图6为图5的局部放大图像;其中,图6-1为图5-1的局部放大图像,灰度窗[0.06, 0.145];图6-2为图5-2的局部放大图像,灰度窗[0.06,0.145];图6-3为图5-3的局部放大图 像,灰度窗[0.03,0.06];
[0059] 图7为本发明中侣校正模体和测试模体的CT图像;其中,图7-1为校正模体的CT图 像,图7-2为测试模体的CT图像;
[0060] 图8为本发明中侣模体CT图像伪影校正对比结果;其中,图8-1为由多能投影数据 直接重建的图像,灰度窗[0,0.176];图8-2用Wavelet-FFT对多能投影数据滤波后重建的图 像,灰度窗[0,0.176];图8-3为本发明方法对多能投影数据校正后重建的图像,灰度窗[0, 0.087];
[0061] 图9为图8的局部放大图像;其中,图9-1为图8-1的局部放大图像,灰度窗[0, 0.176];图9-2图8-2的局部放大图像,灰度窗[0,0.176],图9-3为图8-3的局部放大图像,灰 度窗[0,0.087]。
【具体实施方式】
[0062] 下面结合实施例,对本发明进一步说明;下述实施例是说明性的,不是限定性的, 不能W下述实施例来限定本发明的保护范围。
[0063] 本发明中所使用的设备,如无特殊规定,均为本领域内常用的设备;本发明中所使 用的方法,如无特殊规定,均为本领域内常用的方法。
[0064] 本发明中,所述均匀材料的模体,通常是指不同直径圆柱状模体或者不同厚度板 状模体,但不限于运些形状,具体个数视具体情况而定;所述材料等效厚度,可W用已知厚 度的板状模体获得,也可W通过对圆柱状模体由多能投影数据重建的CT图像分割获得;所 述模体材料选择与扫描物体的X射线吸收系数相同或者相近的材料;所述多能投影与材料 等效厚度之间的固有性质是指其对应函数的一阶导数大于等于0;所述多能投影与材料等 效厚度之间的固有性质是指其对应函数的二阶导数大于等于0;所述材料的等效厚度,是指 该材料的自然厚度或者单能光子穿过自然厚度的衰减值。
[006引 实施例1
[0066] 一种基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法,包括步骤:通过几个已知均匀 材料的模体,按每个探测器单元获取一系列材料等效厚度下的多能投影的采样值;由该系 列已知材料等效厚度下的多能投影采样值,W及之间的固有性质拟合出每个探测器单元的 "多能投影与材料等效厚度的函数关系的反函数",即"多能投影到材料等效厚度的映射"; 在实际CT成像中可W按照此映射关系,将多能投影数据转换成已知材料的等效厚度,并对 转换后的数据作Wavelet-FFT滤波处理;对处理后的数据按通常CT算法进行图像重建;
[0067] 较优地,对每个探测器单元标定多能投影到材料等效厚度的映射关系,不同探测 器单元对应的映射关系不完全相同。
[0068] 较优地,可W同时用几个不同尺寸的模体进行扫描,也可W将模体放置在视野中 的不同位置多次扫描。根据扫描数据的CT图像,利用分割的方法获取一系列材料等效厚度 下的多能投影的采样值。
[0069] 较优地,利用已知厚度的均匀材料的板状模体的多能投影数据获取一系列材料等 效厚度与多能投影的对应关系的采样值。
[0070] 较优地,可W根据设备要求采集充分多的采样值,直接用最小二乘方法拟合每个 探测器单元的"多能投影到材料等效厚度的映射关系";也可W采集一部分等效厚度下的多 能投影的采样值,利用材料等效厚度与多能头一个的固有性质拟合出每个探测器单元的 "多能投影到材料等效厚度的映射关系"。
[0071] 较优地,分别采集几个已知厚度的侣板的多能投影数据获取一系列材料等效厚度 下的多能投影的采样值。利用运些采样值拟合每个探测器单元的"多能投影到材料等效厚 度的映射关系"。
[0072] 较优地,侣板的尺寸由成像设备和放置位置决定。
[0073] 较优地,模体形状可W是圆柱状、板状、楠圆状,但不限于运些形状。
[0074] 本方法适用于多种不同的扫描方式;本方法适用于一类单材质占优物体的环状伪 影校正,较优地,物体组成成分中某一类成分占总成分的50% W上。
[0075] 本方法可W用于岩屯、Ξ维CT成像图像伪影校正、柱状物体Ξ维CT图像伪影校正、 乳腺Ξ维CT图像伪影校正、口腔CT图像伪影校正等方面的应用。
[0076] 实施例2
[OOW] -种基于探测器单元标定的岩屯、CT图像伪影校正方法,步骤如下:
[007引一、数学模型
[0079] 岩屯、CT扫描系统,由如图1所示的射线源、探测器、机械旋转系统、衰减器W及控制 和计算机构成。岩屯、CT的数学模型如下:
[0080]
[0081] 其中,X表示固定坐标系中的点,U为探测器坐标,L(u)表示从射线源到U的射线,β 为岩屯、绕定轴旋转的角度,R(e)为旋转矩阵,μ(χ,Ε)表示初始时刻岩屯、对能量为Ε的光子的 线性衰减系数分布,μΚΕ)表示衰减器单位长度对能量Ε的光子的线性衰减系数,r(u)为射 线到达探测器单元U所透
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