为3.51114。该线探测器阵列(￥乂10附丄0八） 含有2604个探测器，每个探测器的尺寸为0.25mm。探测器的采样时间为50ms。射线源焦点到 转台中屯、的距离为730mm，射线源焦点到探测器的距离为916mm。旋转一周采集1800个角度 的投影数据。
[0117] 图8-1给出了由测试模体的多能投影数据直接重建的CT图像，其中具有明显的环 状伪影和杯状伪影。图8-2给出了用Wavelet-FFT对多能投影数据滤波后重建的CT图像，其 中存在一些低频的环状伪影，并且还有明显的杯状伪影。图8-3给出了用本发明方法对多能 投影数据校正后重建的CT图像，环状伪影和杯状伪影得到了明显的去除。
[0118] 图9为图8的局部放大图像，从图像上可W清晰的分辨出水、塑料和侣之间的差异。
【主权项】
1. 一种基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:步骤如下： ⑴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 能投影数据的采样值； ⑵由该系列已知材料等效厚度下的多能投影数据的采样值，以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 效厚度的映射关系； (3)在实际CT成像中，获得待校正的样品的多能投影数据，按照上述拟合得到的反函数， 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； ⑷对处理后的数据按通常CT算法进行图像重建，即可得到伪影校正后的CT图像。2. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于: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 系不完全相冋。3. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:所 述步骤⑴中获取多能投影数据的采样值时，同时使用几个不同尺寸的模体进行扫描，或者， 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数据的采样值。4. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:所 述步骤⑴中获取多能投影数据的采样值为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数据的对应关系的采样值。5. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:所 述步骤⑵的具体方法为:根据设备要求采集充分多的采样值，直接拟合每个探测器单元的 多能投影数据到材料等效厚度的映射关系；或者，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投影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。6. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:所 述步骤⑴中几个已知均匀材料的模体是指已知模体的厚度尺寸、模体个数和模体的X射线 吸收系数，其模体个数和厚度尺寸由成像设备和放置位置决定，但在给定成像设备和放置 位置条件下模体个数和厚度尺寸并不唯一;或者，所述步骤⑴中模体的形状为柱状、锥状、 球状、椭球状、圆台状、棱台状、球冠状或椭球冠状物体。7. 根据权利要求1所述的基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，其特征在于:具 体步骤如下： ⑴数学模型： 岩心CT扫描系统，由射线源、探测器、机械旋转系统、衰减器以及控制和计算机构成，岩 心CT成像的数学模型如下：其中，X表示固定坐标系中的点，u为探测器坐标，LU)表示从射线源到u的射线，β为岩 心绕定轴旋转的角度，R(P)为旋转矩阵，μ(χ，Ε)表示初始时刻岩心对能量为E的光子的线性 衰减系数分布，W(E)表示衰减器单位长度对能量E的光子的线性衰减系数，r(u)为射线到 达探测器单元u所透过的衰减器的厚度，γ (E，u)表示探测器单元u的射线探测效率，I〇(E， U )代表能量为E的光子的入射强度，其中Emin和Emax分别表不光子能量的最小值和最大值，I (11，β)代表探测器单元U在角度β所采集的光子数，O(U)表示其中包含的散射光子数； 当不放扫描物体时，探测器探测到的光子数^U/)可以表示为：于是，被测物体的多能投影数据表示为⑵多能投影数据与均匀材料厚度的函数关系 当X射线由多能光子组成时，多能投影数据由公式(C)给出，当被测物体为单材质物体 时，即：由公式(C)，可以得到p = p(t，u)反映了探测器单元U采集到的多能投影数据与该材料等效厚度的函数关系； (3)由均匀材料圆柱状模体恢复t = t (P，U)的方法： ① 利用相同材料制作若干个均匀材质的模体； ② 用CT扫描这些模体并由多能投影数据重建图像； ③ 通过对图像分割，按探测器单元确定每个多能投影对应的模体等效厚度获取一系列 数据对，或者根据模体的已知厚度和其多能投影值获取每个探测器单元对应的一系列数据 对； ④ 建立恢复t = t(p，U)的优化数学模型，并从一系列模体等效厚度和多能投影数据对 恢复t = t(p，u); 具体为： 记模体的密度函数为μ(χ，Ε)=μ〇(Ε)Ρ(Χ)，通过CT扫描得到没有物体时的空扫描数据I0 (Uj)和加载物体后的扫描数据I(Uhfe)，jej，keK，此处j和k分别是探测器单元序号和角 度采样序号，于是可以得到一组多能投影数据由此数据直接 重建一副CT图像/n幻，其中可能含有噪声和CT值畸变，将图像；δ(χ)分割，对每个Pk, j计算出 tk, j，于是得至Iju= {(tk, j，Pk, j)，j e J，keK};对逐个探测器单元Uj，用多项式逼近t = t (P， Uj)，即假设探测器U = Uj对应的多项式为由U= {(tk,j，pk,j)，jej，keK}恢复t = t(p，Uj)的优化问题如下：⑷优化问题求解方法： 令则目标函数表示为多项式的一阶导数 为多项式的二阶导数为则约束条件表示为:gk(a)20，hk(a)20,其中k=l，2，L，K;问题归结为求解带不等式约束的 优化问题：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。8. 如权利要求1至7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。9. 根据权利要求8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，其特征在于: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，所述校正方法在岩心三维CT成像 图像伪影校正、柱状物体三维CT图像伪影校正、乳腺三维CT图像伪影校正或口腔CT图像伪 影校正方面的应用。
【专利摘要】本发明涉及一种基于探测器单元标定的CT图像伪影校正方法，通过几个已知均匀材料的模体，按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；在实际CT成像中可以按照此映射关系，将待测物体的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滤波处理；对处理后的数据按通常CT算法进行图像重建。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，能同时消除岩心CT图像中的缓变环状伪影和高频环状伪影，能够减轻由于衰减器引起的图像CT值畸变，该伪影校正方法还可以用于校正其它CT成像中的图像伪影。
【IPC分类】G06T5/00
【公开号】CN105447832
【申请号】CN201510936829
【发明人】张朋, 李孟飞
【申请人】天津三英精密仪器有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年12月14日