图像重建制造技术

技术编号:19397276 阅读:35 留言:0更新日期:2018-11-10 05:10
在一种用于重建计算机断层摄影图像数据的方法和系统中,其中,CT图像数据被降噪。然后模拟噪声被添加,接着是另一降噪步骤以估计偏差。然后,所估计的偏差信息被用于校正原始经降噪的图像数据以得到第二轮图像数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】图像重建
本专利技术大体涉及用于重建计算机断层摄影图像数据的方法、系统和计算机程序产品。
技术介绍
计算机断层摄影(CT)中的噪声降低是重建算法中的重要部分。对于谱和双能计算机断层摄影(CT)而言,这甚至更重要,因为反相关噪声起过度作用,与单能CT成像相比,降低了信噪比。CT数据的图像处理包括若干非线性处理步骤,其中,过度噪声导致最终图像中的不期望的偏差。双能和谱CT特别适合于获得定量信息,但是偏差可以导致在不太可靠的定量信息中出现的不准确性,尤其是在偏差较大的情况下。由于偏差会随着噪声水平而增大,所以各种降噪算法在各种处理步骤中被应用,例如,在谱分解之前,在投影域中和图像域中的分解之后。尽管为了使最终图像中的残余偏差最小化,已经在对这些降噪算法进行优化和调谐中取得了相当大的进步,但是尚未实现充分地减小偏差。
技术实现思路
本专利技术旨在解决以上提到的缺陷等等。根据本专利技术的实施例涉及一种用于重建计算机断层摄影图像数据的方法,其包括以下步骤:获得包括初始噪声数据的计算机断层摄影图像数据;对所述计算机断层摄影图像数据进行第一轮降噪以生成第一轮图像数据;将人工噪声数据添加到所述第一轮图像数据以生成模拟图像数据,其中,噪声分布与所述初始噪声数据匹配;对所述模拟图像数据进行第二轮降噪以生成经降噪的模拟图像数据;确定所述经降噪的模拟图像数据的偏差信息;基于所述经降噪的模拟图像数据的所确定的偏差信息来估计所述第一轮图像数据的偏差信息;基于所述第一轮图像数据的所估计的偏差信息来校正所述第一轮图像数据以生成第二轮图像数据。该方法允许确定由于第一次降噪步骤而引起的偏差的更好的指示并且使用这种知识来提供更可靠的第二轮图像数据,并且因此提供用于图像的量化的更好的基础。所述初始噪声数据优选地包括噪声相关参数,诸如局部噪声方差估计、噪声功率谱、相关系数、使用的滤波器、切片厚度、或它们的估计。这些参数可根据图像数据或扫描设置而容易地获得或导出。所述经降噪的模拟图像数据的所述偏差信息优选是通过从所述第一轮图像数据减去所述经降噪的模拟图像数据来确定的。所述第一轮图像数据的所述偏差信息优选被估计为与所述经降噪的模拟图像数据的所述偏差信息相同。所述第一轮图像数据优选是通过从所述第一轮图像数据减去所述第一轮图像数据的所估计的偏差信息来校正的。这些步骤都不需要额外的计算或建模,同时仍然会得到准确的结果。在优选实施例中,所述方法是基于通过将不同的模拟噪声数据添加到所述第一轮图像数据而生成的模拟噪声图像数据的集合的。这允许对图像数据进行平均或者识别并且可能丢弃可能存在于单个噪声数据中的具有明显错误的信息。在优选实施例中,所述计算机断层摄影图像数据是多能计算机断层摄影图像数据,优选是双能或谱计算机断层摄影图像数据。由于多能图像数据具有较低的信噪比,所以本专利技术的优势是特别相关的。此外,多能成像的强大优势是根据图像数据来获得定量信息的潜力。减小偏差增大该定量信息的准确性和可靠性。本专利技术的另外的实施例涉及:一种计算机程序产品,其用于当在计算机上运行时执行本专利技术的方法;一种用于重建计算机断层摄影图像数据的重建系统;以及一种计算机断层摄影系统,其包括这样的重建系统。本领域普通技术人员在阅读并理解以下详细描述后将认识到本专利技术的更进一步的方面和实施例。许多额外的优势和益处将在本领域普通技术人员阅读优选实施例的以下详细描述后对本领域普通技术人员变得明显。附图说明本专利技术将通过以下附图来说明:图1示出了根据本专利技术的重建过程的流程图。图2示出了根据本专利技术的重建过程的示例性结果。图3示出了图2的偏差图像的放大版本。图4示出了本专利技术与现有技术方法的偏差比较。本专利技术可以采取各种部件和部件的布置以及各种过程操作和过程操作的安排的形式。附图仅用于说明优选实施例的目的并且不应被理解为对本专利技术的限制。为了更好的可视化,某些特征可以被省略并且尺寸可以不是按比例的。具体实施方式本专利技术使用双能CT图像数据来说明,但是本专利技术同样与谱CT图像数据和其他多能CT图像数据相关。本专利技术也与其他类型的多能X射线成像相关。此外,本专利技术甚至有益于单能X射线成像,但是由于反相关噪声的问题比多能成像更少,所以其效果也没那么明显。图1以流程图的形式说明了本专利技术,该流程图示出了在重建过程的步骤期间的中间结果。要求保护的重建过程由重建系统执行。优选地,用于执行过程的系统部件中的至少一个被实施在处理器中,更优选地,多于一个被实施在处理器中,并且最优选地,所有步骤被实施在处理器中或若干连接的处理器中。诸如患者或患者体内的器官的感兴趣对象使用CT设备1进行医学扫描以生成CT图像数据10。CT设备包括可旋转机架2,其在扫描期间围绕检查区域6旋转。机架容纳辐射源4和探测器5,其优选地能够生成多能图像数据10,诸如双能源45和/或双能或谱探测器6。感兴趣对象通常被放置在支撑物3上,该支撑物在扫描期间被平移通过检查区域6以获得感兴趣对象的CT图像数据10的切片。在多能图像数据中,可以获得各种类型的图像信息。例如,在图1中,对于每个步骤,示出了通过双能CT图像采集获得的两幅图像,一幅表示光电效应的贡献,另一幅表示康普顿散射对总X射线衰减的贡献。本专利技术的过程被应用于两幅图像,具有有利的结果。重建系统从CT设备1获得101双能CT图像数据10,并且将第一轮降噪算法应用102到CT图像数据10以获得第一轮图像数据11。在已知的重建系统中,该第一轮数据被用于生成视觉图像和期望属性的量化。然而,尽管降噪算法多年来已经有了很大改进,但是它们一直基于模型和假设,并且本质上从来不是完美的。这导致不仅去除了噪声,而且去除了信号,换句话说:经降噪的图像具有偏差。这会导致不准确性和伪影,其负面地影响图像质量和由此导出的任何量化,特别是在诸如多能CT或较旧或低端CT或其他X射线设备的具有低信噪比的图像数据中。为了对这一点进行改进,根据本专利技术执行进一步的处理步骤来克服降噪算法的这种固有缺点。CT图像数据10包括具有关于CT图像数据10中的噪声的信息的初始噪声数据。噪声数据可以包括表征噪声的参数,诸如局部噪声方差估计、噪声功率谱、相关系数。这些参数可以已经通过关于X射线管电压和电流、在重建期间使用的滤波器、切片厚度等的知识而获得。通常,局部噪声方差估计可以通过标准误差传播方法或通过图像分析来获得。基于降噪方法的大部分图像需要这样的局部噪声估计作为输入。在当前要求保护的重建方法的第一额外步骤中,将人工噪声数据添加103到第一轮图像数据11以获得模拟图像数据12。人工噪声数据的噪声特性类似于初始噪声数据的噪声特性,诸如类似标准偏差、相关性、空间变化或这些中的一些或全部的组合。优选地,噪声模拟具有与CT图像数据10上的实际噪声具有相同的噪声参数。当然,仅仅能够使用不同的噪声实现,因为CT图像数据10上的实际噪声是未知的。在预处理尚未引入过度的强烈的非线性平滑的情况下,实际噪声数据可以根据使用相同重建参数(例如,视场、重建滤波器、切片厚度等)对无对象扫描的重建来获得,其中图像值最终被重新缩放以与局部噪声估计。在下一步骤中,模拟图像数据12接收第二轮降噪104以获得经降噪的模拟图像数据。相同的或者不同的降噪算法可以被使用在对CT图像10的第一轮降噪中。接下来,确定1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重建计算机断层摄影图像数据的方法,包括以下步骤:获得(101)包括初始噪声数据的计算机断层摄影图像数据(10);对所述计算机断层摄影图像数据(10)进行第一轮降噪(102)以生成第一轮图像数据(11);将人工噪声数据添加(102)到所述第一轮图像数据(11)以生成模拟图像数据(12),其中,噪声分布与所述初始噪声数据匹配;对所述模拟图像数据(12)进行第二轮降噪(103)以生成经降噪的模拟图像数据(13);确定(105)所述经降噪的模拟图像数据的偏差信息;基于所述经降噪的模拟图像数据(13)的所确定的偏差信息来估计(106)所述第一轮图像数据(11)的偏差信息(14);基于所述第一轮图像数据(11)的所估计的偏差信息(14)来校正(107)所述第一轮图像数据(11)以生成第二轮图像数据(15)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.25 EP 16162480.41.一种用于重建计算机断层摄影图像数据的方法,包括以下步骤:获得(101)包括初始噪声数据的计算机断层摄影图像数据(10);对所述计算机断层摄影图像数据(10)进行第一轮降噪(102)以生成第一轮图像数据(11);将人工噪声数据添加(102)到所述第一轮图像数据(11)以生成模拟图像数据(12),其中,噪声分布与所述初始噪声数据匹配;对所述模拟图像数据(12)进行第二轮降噪(103)以生成经降噪的模拟图像数据(13);确定(105)所述经降噪的模拟图像数据的偏差信息;基于所述经降噪的模拟图像数据(13)的所确定的偏差信息来估计(106)所述第一轮图像数据(11)的偏差信息(14);基于所述第一轮图像数据(11)的所估计的偏差信息(14)来校正(107)所述第一轮图像数据(11)以生成第二轮图像数据(15)。2.根据权利要求1所述的方法,其中,所述初始噪声数据包括噪声相关参数,诸如局部噪声方差估计、噪声功率谱、相关系数、使用的滤波器、切片厚度、或它们的估计。3.根据权利要求1或2所述的方法,其中,所述经降噪的模拟图像数据(104)的所述偏差信息是通过从所述第一轮图像数据减去所述经降噪的模拟图像数据来确定(105)的。4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述第一轮图像数据(11)的所述偏差信息(14)被估计(106)为与所述经降噪的模拟图像数据(13)的所述偏差信息相同。5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,所述第一轮图像数据(11)是通过从所述第一轮图像数据(11)减去所述第一轮图像数据(11)的所估计的偏差信息(14)来校正(107)的。6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法,其中,通过将不同的模拟噪声数据添加到所述第一轮图像数据来生成模拟噪声图像数据的集合;对所述模拟噪声图像数据的集合进行第二轮降噪以生成经降噪的模拟图像数据的集合;并且基于所述经降噪的模拟图像数据的集合来估计所述第一轮图像数据的偏差信息...

【专利技术属性】
技术研发人员:T·克勒B·J·布伦德尔R·D·比普斯F·贝格纳
申请(专利权)人:皇家飞利浦有限公司
类型:发明
国别省市:荷兰,NL

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