图像噪声降低和/或图像分辨率提高制造技术

一种用于提高图像数据的图像质量的方法包括：针对图像数据的多个体素中的每个来分析词典的一组条目，其中，条目表示体素的较低分辨率斑块与体素的对应的较高分辨率斑块之间的映射或者体素周围的局部邻域；针对所述多个体素中的每个基于所述分析来导出子空间，其中，所述子空间是针对所述映射或所述局部邻域中的一个的；并且基于所述子空间来还原靶图像数据，其中，所述靶图像数据是具有较高图像分辨率或降低的图像噪声的图像数据。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术总体上涉及降低采集到的图像数据的图像噪声和/或提高图像分辨率，并 且利用计算机断层摄影（CT)的具体应用来描述本专利技术。
技术介绍
CT扫描器一般包括安装在关于纵轴或z轴围绕检查区域旋转的旋转机架上的X射 线管。X射线管发射穿过检查区域及其中的对象或目标的辐射。探测器阵列在检查区域对 面与X射线管相对，对向一角度弧。探测器阵列包括相对于彼此对齐并且沿z轴延伸的一 行或多行探测器。探测器探测穿过检查区域及其中的对象或目标的辐射，并且生成指示其 的投影数据。重建器处理投影数据并且生成3D图像数据。 然而，CT扫描器发射可能增加癌症的风险的电离辐射。随着CT扫描的数量增加 并且随着在无症状患者中使用CT扫描变得更加普遍，该问题已经恶化。可以通过降低管电 流和/或电压和/或扫描的数量，和/或增大节距、切片厚度和/或切片间距，来减小被沉 积到患者的剂量。然而，图像噪声与辐射剂量成反比，并且因此减小辐射剂量不仅减小了被 沉积到患者的剂量，而且增大了采集到的数据中的图像噪声，所述图像噪声在重建期间被 传播到图像数据，降低了图像质量（即，噪声更大、图像更不清晰），这可能使成像数据的诊 断价值降级。 图像去噪的目的是通过求平均来从有噪声的测量结果恢复原始图像。这种求平 均可以被局部地执行：高斯平滑模型；各向异性滤波；以及通过变分法的邻域滤波：总变分 最小化、或者在频域中的邻域滤波：经验维纳（Wiener)滤波器和小波阈值法。非局部均值 (NL)是基于对图像中的全部像素的非局部求平均的图像去噪过程。具体而言，针对像素的 加权的量基于以该像素为中心的小斑块与以正在被去噪的像素为中心的小斑块之间的相 似度。 已经通过超分辨率算法提高了图像分辨率。一些超分辨率算法超出了成像系统的 衍射极限，而其他超分辨率算法提供了探测器的分辨率上的提高。多帧超分辨率算法一般 使用相同场景的多个低分辨率图像之间的亚像素（sub-pixel)位移，并且通过将多个低分 辨率图像融合或组合成单个较高分辨率图像来提高图像分辨率。基于学习的超分辨率算法 额外地并入应用相关的先前知识以推断未知的高分辨率图像。 鉴于以上，存在对于用于在保持图像质量的同时降低患者剂量和/或用于提高图 像分辨率的其他方法的未解决的需求。
技术实现思路
本文中描述的各方面解决了以上提到的问题和/或其他问题。 在一个方面中，一种用于提高图像数据的图像质量的方法包括：针对图像数据的 多个体素中的每个来分析词典的一组条目，其中，条目表;^体素的较低分辨率的斑块与体 素的对应的较高分辨率的斑块之间的映射或体素周围的局部邻域；针对所述多个体素中的 每个基于所述分析来导出子空间，其中，所述子空间是针对所述映射或所述局部邻域中的 一个的；并且基于所述子空间来还原靶图像数据，其中，所述靶图像数据是具有较高图像分 辨率或降低的图像噪声的图像数据。 在另一方面中，一种图像数据处理器包括：分析器，其针对图像数据的多个体素中 的每个来分析词典的一组条目，其中，条目表示体素的较低分辨率的斑块与体素的对应的 较高分辨率的斑块之间的映射或体素周围的局部邻域，并且针对所述多个体素中的每个基 于所述分析来导出子空间，其中，所述子空间是针对所述映射或所述局部邻域中的一个的； 以及图像还原器，其基于所述子空间来还原靶图像数据，其中，所述靶图像数据是具有较高 图像分辨率或降低的图像噪声的图像数据。 在另一方面中，一种被编码有计算机可执行指令的计算机可读介质，所述计算机 可执行指令在由处理器执行时，令所述处理器：基于初始图像数据和非局部主成分分析 (PCA)来生成具有较高图像分辨率或降低的噪声的图像数据。【附图说明】 本专利技术可以采取各种部件和各部件的布置以及各种步骤和各步骤的安排的形式。 附图仅出于图示优选的实施例的目的，并且不应被解释为对本专利技术的限制。 图1示意性地图示了与图像数据处理器相结合的示范性成像系统，所述图像数据 处理器被配置为提高图像数据的图像质量。 图2示意性地图示了图像数据处理器的范例。 图3图示了用于提高图像质量的方法。 图4图示了用于提高图像分辨率的方法。 图5图示了用于降低图像噪声的方法。【具体实施方式】 首先参考图1，示意性地图示了诸如计算机断层摄影（CT)扫描器的成像系统100。 成像系统100包括大体固定的机架102和旋转机架104。旋转机架104由固定机 架102可旋转地支撑并且关于纵轴或z轴绕检查区域106旋转。 诸如X射线管的辐射源110由旋转机架104可旋转地支撑。辐射源110与旋转机 架104 -起旋转，并且发射穿过检查区域106的辐射。源准直器包括准直所述辐射以形成 大体为锥形、楔形、扇形或其他形状的辐射束的准直构件。 敏感探测器阵列112在检查区域106对面与辐射源110相对，对向一角度弧。探 测器阵列112包括沿z轴方向延伸的多行探测器。探测器阵列112探测穿过检查区域106 的辐射并且生成指示其的投影数据。 重建器114重建投影数据并且生成指示其的三维（3D)体积图像数据。重建器114 可以采样常规的3D滤波反投影重建、锥形束算法、迭代算法和/或其他算法。 诸如卧榻的对象支撑体118支撑在检查区域106中的诸如人类或动物患者的目标 或对象。对象支撑体118被配置为在扫描之前、期间和/或之后垂直地和/或水平地移动， 以结合系统100对对象或目标进行定位。 通用计算系统或计算机用作操作者控制台120。控制台120包括诸如监视器或显 示器的人类可读输出设备以及诸如键盘、鼠标等的输入设备。驻留在控制台120上的软件 允许操作者经由图形用户界面（GUI)或以其他方式与扫描器100进行交互，例如选择剂量 减少和/或图像质量提高算法等来进行交互。 图像数据处理器116处理图像数据、降低噪声和/或提高图像数据的图像分辨率。 如下面更详细地描述的，在一个实例中，图像数据处理器116采用非局部主成分分析（PCA) 和基于学习的超分辨率算法来降低噪声和/或提高图像数据的图像分辨率。像这样降低 图像噪声允许在保持图像质量的同时减小用于扫描的辐射（以及因此被沉积到患者的剂 量）。提高分辨率允许增强图像分辨率。本文还预期噪声降低与提高图像分辨率的组合。 图像数据处理器116可以经由执行被编码或嵌入在计算机可读存储介质（例如物 理存储器或其他非瞬态介质）上的一个或更多个计算机可读指令的处理器而被实现。这样 的处理器可以是控制台120和/或诸如专用可视化计算机的其他计算设备的部分，和/或 是其他计算设备。额外地或备选地，所述处理器可以执行由载波、信号或诸如瞬态介质的其 他非计算机可读存储介质承载的至少一个计算机可读指令。 数据储存库122可以被用来存储由系统100和/或图像数据处理器116生成的图 像数据、由图像数据处理器116使用的图像数据、和/或其他数据。数据储存库122可以包 括以下中的一个或多个：图片存档和通信系统（PACS)、放射学信息系统（RIS)、医院信息系 统（HIS)、电子病历（EMR)数据库、服务器、计算机和/或其他数据储存库。数据储存库122 可以在系统100本地或远离系统100。 图2示意性地图示了图像数据处理器116的范例。 图示的图像数据处理器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于提高图像数据的图像质量的方法，包括：针对图像数据的多个体素中的每个来分析词典的一组条目，其中，条目表示体素的较低分辨率斑块与体素的对应的较高分辨率斑块之间的映射或者体素周围的局部邻域；针对所述多个体素中的每个基于所述分析来导出子空间，其中，所述子空间是针对所述映射或所述局部邻域中的一个的；并且基于所述子空间来还原靶图像数据，其中，所述靶图像数据是具有较高图像分辨率或降低的图像噪声的图像数据。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·戈申，A·格林高兹，
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