专利名称：一种用于消除层析成像中环状伪影的方法及系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及成像技术领域，尤其涉及一种用于消除层析成像中环状伪影的方法及系统。
背景技术：
随着X射线探测器制造工艺日趋成熟，X射线断层成像(computed tomography, CT)技术越来越多地应用于生物医学研究中，如小动物成像、乳房X射线CT、牙科CT，介入治疗检测等。除此之外，CT技术在工业的无损检测方面也有广泛的应用。
然而，X射线探测器由于有大量的像素点(百万量级)，很难保证所有的像素对X 射线有相同的响应。由于常用的CT重建算法是滤波反投影算法，因此这种响应的不一致会在重建图像中带来严重的环状伪影(Medical Physics, Vol. 28, No. 5, May 2001)。
现有的去除环状伪影的方法主要可以分为两类，分别是在重建图像中进行校准和在投影图中进行校准。
在重建图像中进行校准的方法又可分为两类一类是使用标准体模，即在成像前使用均勻的体模(比如水或者空气)进行成像，然后以体模的重建结果做为模板直接对样品成像重建后的图像进行校准(美国专利5774519，中国发明专利申请号 200510103923. 0，中国发明专利申请号200980130829. 0)，这种方法的缺点在于对于时变的响应不正常点是无效的；另一类是直接对样品成像重建后的图像进行校准，这种方法比较直观，它或者直接对圆环进行匹配滤波(中国发明专利申请号2010105对976.0，中国发明专利申请号2010105M976. 0)，或者是将重建图像转化到极坐标系内对直线进行滤波(Physics in Medicine and Biology 54 Q009) 3881-3895，中国发明专利专利号ZL 200410069802. 4，中国发明专利专利号:ZL200710031403. 2)，这类方法的缺点比较明显，即对强度较高的图像伪影无效，并且会导致图像细节的丢失。
在投影图中进行校准主要是使用正弦图校准，其将投影图在不同角度下的投影结果放到同一图像中，由于响应不均勻的点在不同投影角度下有类似的表现，因此在正弦图中，不正常的点将表现为一条直线，通过对直线的检测或滤波即可将伪影去除(Physics in Medicine and Biology 55^010)6911-6930)。这种方法的缺点在于对强度较弱的不正常像素点检测灵敏度有限，并且有时难于将响应不正常点与图像中原有的信号区分，从而导致错误的判断。发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于消除层析成像中环状伪影的方法及系统，用于高效彻底的消除层析成像中的环状伪影。
本发明提供了一种用于消除层析成像中环状伪影的方法，包括
A、对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算；
B、将负对数运算后的图像进行叠加；
C、根据计算的旋转轴在投影图上的投影位置PRA，计算叠加图像的对称性；
D、获得不正常像素APs的位置；
E、判断是否仍存在不正常像素，如果有，则执行下一步；如果没有不正常像素，则完成环状伪影的消除；
F、判断该不正常像素是否为新出现的不正常像素，如果为新出现的不正常像素， 则使用插值或低通滤波方法在所有的投影图像中进行修正；如果为上次迭代中就存在的不正常像素，则按比例从每张投影图像中进行修正；
G、执行步骤C。
本发明还提供了一种用于消除层析成像中环状伪影的系统，其特征在于，包括
图像重建装置，用于对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算，并将负对数运算后的图像进行叠加；
全角度投影叠加对称性检测装置，用于根据计算的PRA，计算所述叠加图像的对称性；
响应不正常像素点修正装置，用于获取不正常像素的位置，并对不正常像素进行修正。
本发明是基于层析成像中全角度投影图像的叠加对称性，即通过检测投影叠加图像沿旋转轴投影位置的对称性确定响应不正常的像素点位置，从而进行各个投影图像的校准。本发明能准确找出投影图中响应不正常的像素点位置，在校准时针对响应不正常像素点进行处理，无需对正常像素点进行处理，因此在消除成像伪影的时候能保持成像细节信息，并且不会引入新的误差。
图1为本发明实施例提供的一种用于消除层析成像中环状伪影的方法流程图2为本发明实施例提供的获取不正常像素位置方法的原理图3为本发明实施例提供的获取不正常像素点的位置的方法流程图4为本发明实施例提供的获取不正常像素直线的位置的方法流程图5为本发明实施例提供的一种用于消除层析成像中环状伪影的系统结构图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
本发明实施例基于层析成像中全角度投影图像的叠加对称性，即通过检测投影叠加图像沿旋转轴投影位置的对称性确定响应不正常的像素点位置，从而进行各个投影图像的校准。本发明实施例能准确找出投影图中响应不正常的像素点位置，在校准时针对响应不正常像素点进行处理，无需对正常像素点进行处理，因此在消除成像伪影的时候能保持成像细节信息，并且不会引入新的误差。
图1为本发明实施例提供的一种用于消除层析成像中环状伪影的方法流程图，包括
步骤101、对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算。
权利要求
1.一种用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，包括A、对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算；B、将负对数运算后的图像进行叠加；C、根据计算的旋转轴在投影图上的投影位置PRA，计算叠加图像的对称性；D、获得不正常像素APs的位置；E、判断是否仍存在不正常像素，如果有，则执行下一步；如果没有不正常像素，则完成环状伪影的消除；F、判断该不正常像素是否为新出现的不正常像素，如果为新出现的不正常像素，则使用插值或低通滤波方法在所有的投影图像中进行修正；如果为上次迭代中就存在的不正常像素，则按比例从每张投影图像中进行修正；G、执行步骤C。
2.根据权利要求1所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算的方法具体包括ρ(χ,γ,θ) = -1η( / ) I0 (Λ兄約其中P(x，y，θ)是在投影角度为θ时的负对数运算结果，I是入射X射线强度，ItlU, 1，Θ)是投影角度为θ的投影图上各点测量的出射X射线强度。
3.根据权利要求2所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述将负对数运算后的图像进行叠加的方法具体包括2π将每个角度的P(x，y，θ)进行求和叠加得到SOP (i，j) .SOP(IJ) = YjPiiJ^)θ=0 ο
4.根据权利要求3所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述计算叠加图像的对称性的方法具体包括SY(i，j) = S0P(i，j)-S0P(i，n-j+l)i e [l，m]，_/e其中，(i，j)表示SOP中像素点的坐标位置，m和η分别表示SOP的行数和列数，假设η.n + l是偶数并且PRA位于直线=O
5.根据权利要求4所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述获得不正常像素的位置的方法包括使用奇异性检测的方法获得不正常像素点的位置以及通过在叠加图像中检测线奇异性的方法获得不正常像素直线的位置。
6.根据权利要求5所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述获得不正常像素点的位置的方法具体包括使用二维二进小波变换对SY进行分解；在SY中手动选取一块区域，该区域没有任何成像物体且没有任何可见的APs，阈值th_ WT选定为该区域内第一层小波系数的最大值；对阈值乘一个权重函数，使得越靠近PRA的位置使用的阈值越低thr _WT = (\-χ/210 + 4)X法—^其中，X是像素点与PRA的以像素个数计的2/3页距离；将第一层小波系数大于thr_WT的位置初步标记为APs，位置标记图中如果有空洞则对其进行填充；定义参数pa_SY pa_SY(iJ) =SY(iJ)-l-SN(iJ)OSN (i，j)是SY(i，j)的8连通域求和；阈值thr_SY是pa_SY在所述手动选定区域内的最大值，并乘以相同的权重函数thr ^7 = (1--l-^)xth SY-jc/20 + 4 -对标记APs的图像MA进行镜像扩展ηnMA(i,j) =MA(iJ)if j<2n 化丨1， ]，·/'^1，"]其中(i，j)表示MA中释幻 + 1) 1/J>2像素点的坐标位置，m和η分别表示SOP的行数和列数；使用拉普拉斯解LS方法，以ηΜΑ矩阵为模板对SOP进行处理；将修正后的SOP和未修正的SOP相减，变化的绝对值小于—的像素点为是正常占对ηΜΑ中存在的空洞进行填充。
7.根据权利要求5或6所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述获得不正常像素直线的位置的方法具体包括使用二维的二进小波变换对SOP进行分解；使用基于小波变换和分型的方法检测SOP中每一点的奇异性，初步设定李氏指数为负且小波系数高于噪声水平的点为APs，并使用矩阵SAP来标记APs ； 沿着线状APs的方向对SAP进行叠加LA(i) = ^ SAP(iJ)；=1通过曲线LA使用阈值的方法检测出线状APs的位置，该阈值为是LA中位数的5倍。
8.根据权利要求7所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，获取了不正常像素点和不正常像素直线后还进一步包括针对不正常像素点的位置和不正常像素直线的位置进行或运算，得到最终Ah位置矩阵。
9.根据权利要求8所述的用于消除层析成像中环状伪影的方法，其特征在于，所述在投影图像中进行修正的方法中，获取每张投影图片的修正因子的方法为PVre α，j) = PVc (i，j)+SY/N其中，PV。(i，j)是投影图经LS方法修正后的结果，而PVre(i，j)是按比例修正的结果， SY是点(i，j)在对称性结果(SY(i，j))中进行低通滤波或插值的结果。
10.一种用于消除层析成像中环状伪影的系统，其特征在于，包括图像重建装置，用于对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算，并将负对数运算后的图像进行叠加；全角度投影叠加对称性检测装置，用于根据计算的PRA，计算所述叠加图像的对称性； 响应不正常像素点修正装置，用于获取不正常像素的位置，并对不正常像素进行修正。
全文摘要
本发明公开了一种用于消除层析成像中环状伪影的方法，包括A、对层析成像中360度投影图像分别进行负对数运算；B、将负对数运算后的图像进行叠加；C、根据计算的旋转轴在投影图上的投影位置PRA，计算叠加图像的对称性；D、获得不正常像素APs的位置；E、判断是否仍存在不正常像素，如果有，则执行下一步；如果没有不正常像素，则完成环状伪影的消除；F、判断该不正常像素是否为新出现的不正常像素，如果为新出现的不正常像素，则使用插值或低通滤波方法在所有的投影图像中进行修正；如果为上次迭代中就存在的不正常像素，则按比例从每张投影图像中进行修正；G、执行步骤C。本发明公开了一种用于消除层析成像中环状伪影的系统。
文档编号A61B6/03GK102499705SQ201110293269
公开日2012年6月20日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者杨孝全, 骆清铭, 龚辉 申请人:华中科技大学