一种CPR图像伪影的去除方法与流程

本发明涉及cpr图像伪影去除技术领域，具体涉及一种cpr图像伪影的去除方法。

背景技术：

曲面重建（cpr）技术是在一个维度上选择特定的曲线路径，将该路径上的所有体素在同一平面上进行显示，可以一次评价曲度较大的结构如脾动脉、胰管、冠状动脉等管状结构的全长情况。cpr可以观察管腔结构的腔壁病变（如斑块、狭窄等），也可以观察管状结构与周围结构的位置关系，但cpr所显示的不是正常的解剖结构和关系（它是把管状结构拉直了看），同时需要多个角度曲面重建以完整评价病变。该技术可以帮助医生更好地去理解复杂结构的解剖结构。尽管拉直的cpr技术能够产生可靠的结果，但是在某些特殊情况下（当切向量和法向量近似平行时）会导致管状结构的直径比实际偏大，在该位置产生一定程度的伪影。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术存在的不足，提供一种cpr图像伪影的去除方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种cpr图像伪影的去除方法，包括：

获取人体感兴趣部位的扫描数据；

在所述扫描数据上指定一条感兴趣路径曲线，所述感兴趣路径曲线由一系列原始输入的三维坐标数据点构成；

求解感兴趣路径曲线在每一三维坐标数据点处的切向量；

指定一个法向量，根据所述切向量与法向量的夹角对感兴趣路径曲线上的三维坐标数据点进行第二次重采样；

根据所述扫描数据、第二次重采样获取的三维坐标数据点和法向量进行曲面重建。

进一步的，如所述原始输入的三维坐标数据点的密集度低于参考阈值，则进行第一次重采样，以使感兴趣路径曲线上的三维坐标数据点的密度在参考阈值以上，通过第一次重采样后共获取的三维坐标数据点的集合可由下式确定：

其中，可表示为，m为大于2的自然数；为第一次重采样获取的三维坐标数据点的集合中下标为的k的三维坐标数据点，为原始输入的三维坐标数据点的集合，可表示为：，n为大于2的自然数，为原始输入的三维坐标数据点的集合中下标为i的三维坐标数据点，为原始输入的三维坐标数据点的集合中下标为j的三维坐标数据点，为任意两个三维坐标数据点之间的距离，为第一次重采样的步幅，为线性插值的结果，其计算方式如下：

其中，表示向量的模长。

进一步的，通过局部的割线来近似切线求解感兴趣路径曲线在每一三维坐标数据点处的切向量，具体如下：

其中，为单位化操作，其使得向量的模长为1。

进一步的，经过第二次重采样获取的三维坐标数据点的集合为：

其中，可表示为，l为大于2的自然数，为第二次重采样获取的三维坐标数据点的集合中下标为的的三维坐标数据点，为第一次重采样获取后的三维坐标数据点的集合中下标为的h的三维坐标数据点，为指定的误差上界，，为垂直方向的分辨率，是处的切向量与指定的法向量之间的夹角，其中：

其中，为处的切向量，为法向量。

进一步的，根据所述扫描数据、第二次重采样获取的三维坐标数据点和法向量进行曲面重建后的图像可表示为：

其中，为重建后的图像水平方向的大小，为重建后的图像垂直方向的大小；为像素坐标为处的像素值，的计算方式如下：

其中，是曲面重建后的图像的当前像素坐标所对应的原始数据的三维像素坐标，为差值计算。

进一步的，所述的计算方式如下：

（1）假设当前经过的第二次重采样的三维数据点为：

（2）计算当前2维图像像素坐标对应的三维物理坐标为：

（3）计算当前重采样点偏移起始点在指定的法向量方向的投影距离为：

（4）将该计算后的三维物理坐标沿着指定的法向量方向偏移的距离，即：

（5）根据扫描数据的原点和分辨率，最后将该物理空间坐标转换为像素坐标得到最终的：

其中，、和依次为x方向、y方向、z方向的坐标值；、和依次为x方向、y方向、z方向的原点，、和依次为x方向、y方向、z方向的分辨率。

进一步的，所述差值计算包括最近邻差值计算、线性差值计算和b样条差值计算。

进一步的，所述扫描数据包括ct扫描数据和mr扫描数据。

有益效果：本发明解决了现有cpr技术在切向量和法向量接近平行时导致管状结构直径变大而造成的伪影问题，大大降低了医生误判的概率。

附图说明

图1是本发明实施例的cpr图像伪影的去除方法的流程示意图；

图2是现有技术中cpr图像出现的伪影的示意图；

图3是采用本发明实施例的cpr图像伪影的去除方法后的效果图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种cpr图像伪影的去除方法，包括：

获取人体感兴趣部位的扫描数据。该扫描数据包括ct扫描数据和mr扫描数据，也可以是其它扫描数据，其在计算机中用三维矩阵进行表示，例如，用进行表示。感兴趣部位可以是如头颈或心脏等部位。

在扫描数据上指定一条感兴趣路径曲线，感兴趣路径曲线由一系列原始输入的三维坐标数据点构成。感兴趣路径曲线描述的可以是某些管状结构的走向，比如血管或盲肠等的走向，也可以是任意指定的感兴趣路径。对于冠脉来说，医生希望看到沿着某根冠脉血管比如lad的血管中心重建出来的图像，这样更容易看到病灶。获取感兴趣路径的三维坐标点的方法可以自动的进行血管中心线的提取，也可以手动创建。

如果原始输入的感兴趣路径上的三维坐标数据点的密集度低于参考阈值，则进行第一次重采样，以使感兴趣路径曲线上的三维坐标数据点的密度在参考阈值以上，通过第一次重采样后共获取的三维坐标数据点的集合可由下式确定：

其中，可表示为，m为大于2的自然数；为第一次重采样获取的三维坐标数据点的集合中下标为的k的三维坐标数据点，为原始输入的三维坐标数据点的集合，可表示为：，n为大于2的自然数，为原始输入的三维坐标数据点的集合中下标为i的三维坐标数据点，为原始输入的三维坐标数据点的集合中下标为j的三维坐标数据点，为任意两个三维坐标数据点之间的距离，为第一次重采样的步幅，为线性插值的结果，其计算方式如下：

其中，表示向量的模长。

如果原始输入的感兴趣路径上的三维坐标数据点的密集度在参考阈值以上，就可以不进行以上第一次重采样步骤。需要说的是，通常可选择原始扫描数据的分辨率来判断感兴趣路径上的三维坐标数据点的密集度是否在参考阈值以上。

求解感兴趣路径曲线在每一三维坐标数据点处的切向量。具体的求解方法可以使用经典的方法，也可以使用局部的割线来近似切线的方法求解，用局部割线近似的方法较为方便，具体如下：

其中，为单位化操作，其使得向量的模长为1。

指定一个法向量，以确定一个唯一经过当前感兴趣路径的曲面。可假设法向量。紧接着为了消除可能会产生的伪影，需要按照如下步骤根据切向量与法向量的夹角对感兴趣路径曲线上的三维坐标数据点进行第二次重采样：

假设输出的重建图像的大小为，分辨率为。其中，表示沿着第个轴方向的大小，表示沿着第个轴方向的分辨率（下标从0开始）。以2维图像为例，代表水平方向的大小，即图像的宽度，代表垂直方向的大小即图像的高度，代表水平方向的分辨率，代表垂直方向的分辨率。

假设经过第二次重采样获取的三维坐标数据点的集合为：

其中，可表示为，l为大于2的自然数，为第二次重采样获取后的三维坐标数据点的集合中下标为的的三维坐标数据点，为第一次重采样获取后的三维坐标数据点的集合中下标为h的三维坐标数据点，为指定的误差上界，可以根据需要设定为0.1、0.2或0.5等值。，为垂直方向的分辨率，是处的切向量与指定的法向量之间的夹角，其中：

其中，为处的切向量，为法向量。

根据所述扫描数据、第二次重采样获取的三维坐标数据点和法向量进行曲面重建。重建后的图像可表示为：

其中，为重建后的图像水平方向的大小，为重建后的图像垂直方向的大小；为像素坐标为处的像素值，的计算方式如下：

其中，是曲面重建后的图像的当前像素坐标所对应的原始数据的三维像素坐标，为差值计算。可选的差值计算包括最近邻差值计算、线性差值计算和b样条差值计算。

具体的的计算方式如下：

（1）假设当前经过的第二次重采样的三维数据点为：

（2）计算当前2维图像像素坐标对应的三维物理坐标为：

（3）计算当前重采样点偏移起始点在指定的法向量方向的投影距离为：

（4）将该计算后的三维物理坐标沿着指定的法向量方向偏移的距离，即：

（5）根据扫描数据的原点和分辨率，最后将该物理空间坐标转换为像素坐标得到最终的：

其中，curpntxyz[i]代表第（i+1）维的数值，vorig[i]和vspacing[i]同理，分别代表第（i+1）维的原点和分辨率值，i从0开始。对于3维笛卡尔坐标系来说，、和依次为x方向、y方向、z方向的坐标值；、和依次为x方向、y方向、z方向的原点，、和依次为x方向、y方向、z方向的分辨率。

请参见图2，图2中下部圈出的位置是现有技术在血管末梢处发生的伪影现象。请参见图3，图3示意出了采用本发明后的效果，由此可以看出，通过本发明可将伪影去除。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，其它未具体描述的部分，属于现有技术或公知常识。在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。