一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法技术

本发明专利技术公开了一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，该方法包括：将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线；去除初始平均响应曲线中的轮廓线；在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点，并将响应不一致的像素点分为两类：单双点，以及连续三点及以上；对于单双点的响应不一致像素点使用邻域中值滤波的方法估计偏差；对于连续三点及以上的响应不一致像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计偏差；根据估计出的偏差补偿原始的投影正弦图，完成CT探测器像素响应不一致性的校正。本发明专利技术公开的方法，可以有效地消除由于探测器像素响应不一致性产生的伪像。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及医学图像处理
，尤其设及一种CT探测器像素响应不一致性 的校正方法。
技术介绍
如图1所示，一台螺旋CT机通常由如下部件构成；X线管球、CT探测器、机架、数据 采集系统。在扫描过程中，机架带动X线管球和CT探测器进行旋转的同时，X线管球进行 曝光，CT探测器采集扫描物体在各个角度下的投影数据，并利用工作站重建获得表示物体 X线衰减系数的断层图像。 CT探测器由光电阵列模块在支撑结构件上拼接而成。支撑结构件成弧形，弧形的 圆屯、是管球的焦点，每个光电模块通过插槽和螺钉固定在支撑结构上，从而连接成一个弧 形的探测器。光电阵列模块的结构如图2所示，主要由滤线器，闪烁体和娃光电二极管阵列 构成。滤线器由一系列薄的鹤片排列成梳子状的结构，用于滤除由其他方向传播过来的散 射光子。闪烁体的作用是将X线光子转化为可见光子。入射X光子与闪烁体作用，激发出 可见光子，娃光电二极管将可见光转换为电流信号，数据采集系统再对电流信号进行采集。 在理想情况下，探测器的各个像素对X光子的响应是一致的，即在相同的X光子入 射的情况下，探测器各个像素的输出不会随着X光子入射探测器的位置而改变。但是在实 际情况中，探测器响应的一致性是无法达到的。一方面在探测器制造过程中，不可能制造出 完全一致的探测器像素。例如，由于机械加工和安装的误差，滤线器鹤片之间的距离不能完 全一致。光电阵列模块每个像素的光电二级管的响应也可能有所差别。另一方面，在长时 间的X线照射情况下，探测器的某些像素会严重退化，会在探测器像素的输出信号上产生 一个不稳定的偏置，或是探测器像素的响应与输入的X光子数呈非线性关系。该些都会导 致一些探测器像素的响应与其他像素的响应明显不同。 探测器像素响应的不一致性通常会导致重建图像中的环带状伪像。现有的校正方 法主要分为如下两类： 一类校正是在原始的投影正弦图数据中进行。首先标记出探测器中该些响应非正 常的像素，使用模体测量出探测器在不同X光子入射量下的投影误差。误差根据一定的模 型估计出当前投影数据的误差，对该些探测器像素的响应进行补偿。该类方法的缺点是，需 要经常性的对像素响应的偏差进行标定，并且对于像素响应偏差不稳定的情况不能有效的 补偿。 另一类校正方法是在重建图像中进行。在重建图像中检测同屯、的环或者弧，测定 该些环的强度，并从重建图像中减去。该类方法的缺点在于，有时环状伪像和真实的解剖结 构的边界是难于区分的，在去除环状伪像的过程中，也会损失真实边界信息。
技术实现思路
[000引本专利技术的目的是提供一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，可W有效地 消除由于探测器像素响应不一致性产生的伪像。 本专利技术的目的是通过W下技术方案实现的： 一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，该方法包括： 将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线； 去除初始平均响应曲线中的轮廓线； 在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点，并将响应不一致的像 素点分为两类：单双点，W及连续=点及W上； 对于单双点的响应不一致像素点使用邻域中值滤波的方法估计偏差； 对于连续=点及W上的响应不一致像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计 偏差； 根据估计出的偏差补偿原始的投影正弦图，完成CT探测器像素响应不一致性的 校正。 所述将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线包 括：[001引沿投影数n方向将原始的投影正弦图P(m，n)进行平均滤波，得到句W，《)，再将 庐(％，《：)沿投影数n方向进行下采样得到初始平均响应曲线P0i，n); 其中，m表示探测器像素点坐标，n表示投影数。 所述去除初始平均响应曲线中的轮廓线包括： 沿探测器像素点坐标m方向使用savitzky-golay滤波器进行滤波获取轮廓线 Z(m,n)，表示为；【主权项】1. 一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，其特征在于，该方法包括： 将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线； 去除初始平均响应曲线中的轮廓线； 在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点，并将响应不一致的像素点 分为两类：单双点，以及连续三点及以上； 对于单双点的响应不一致像素点使用邻域中值滤波的方法估计偏差； 对于连续三点及以上的响应不一致像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计偏 差； 根据估计出的偏差补偿原始的投影正弦图，完成CT探测器像素响应不一致性的校正。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将原始的投影正弦图在多个投影角 内进行平均，获得初始平均响应曲线包括： 沿投影数η方向将原始的投影正弦图P(m，η)进行平均滤波，得到戶再将 沿投影数η方向进行下采样得到初始平均响应曲线; 其中，m表示探测器像素点坐标，η表示投影数。3. 根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述去除初始平均响应曲线中的轮廓 线包括： 沿探测器像素点坐标m方向使用savitzky-golay滤波器进行滤波获取轮廓线Z(m, η)， 表示为：将获取轮廓线Z (m，η)从初始平均响应曲线中减去，再沿投影数η方向进行一次低频滤 波，获得去除轮廓线的平均响应曲线R，其中的像素点记为R(m，η)，表示为：4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述在去除轮廓线的平均响应曲线中探 测响应不一致的像素点包括： 利用每一像素点与其领域像素点平均值的差异来探测响应不一致的像素点，表示为：其中，R(1，η)表示R(m，η)的相邻的2W个像素点，2W+1表示领域像素点的窗宽； 当T (m，η)大于阈值Th，则对应像素点为响应不一致的像素点。5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于单双点的响应不一致像素点使 用邻域中值滤波的方法估计偏差包括： 对于单像素点响应不一致以及连续两个像素点响应不一致的情况，使用7点中值滤波 的方法对进行滤波，计算出响应不一致像素点的响应期望值，表示为：其中，P表示响应不一致像素点的坐标，η表示投影数，median表示取数组的中值； 再计算对应的偏差值，表示为：6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对于连续三点及以上的响应不一致 像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计偏差包括： 在初始平均响应曲线中标记连续三点及以上的响应不一致像素点，并使用线性差值对 所标记的响应不一致像素点进行填充； 将标记的响应不一致像素点作为坏像素区Φ，与之相邻的5个像素点作为过渡区Ψ， 并使用之前的线性差值填充时的结果作为初始值，求解下面的最优化问题，获得响应不一 致像素点的响应期望值：其中，I (p, η)表示最优化问题的变量，▽/(/?,?)表示对I (p, η)求梯度，p表示响应不 一致像素点的坐标，η表示投影数，β为常数； 再计算对应的偏差值，表示为：7. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，求解最优化问题时，使用了最速梯度下降 法，f(I (ρ，η))的梯度的表达式为：8. 根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述根据估计出的偏差补偿原始的投影 正弦图包括： 将获得的偏差值进行1 :8的线性插值，并叠加回原始的投影正弦图。【专利摘要】本专利技术公开了一种CT探本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，其特征在于，该方法包括：将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线；去除初始平均响应曲线中的轮廓线；在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点，并将响应不一致的像素点分为两类：单双点，以及连续三点及以上；对于单双点的响应不一致像素点使用邻域中值滤波的方法估计偏差；对于连续三点及以上的响应不一致像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计偏差；根据估计出的偏差补偿原始的投影正弦图，完成CT探测器像素响应不一致性的校正。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：唐智伟，
申请(专利权)人：华润万东医疗装备股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11