一种消减CT图像金属伪影的解析方法技术

本发明专利技术给出的一种消减CT图像金属伪影的解析方法，该方法避免了迭代运算。本发明专利技术包括从由多能谱射线情况下投影数据重建的图像中分割出金属图像，求其投影图像，寻找能谱函数的近似，得到伪影函数的表达式，获得伪影图像，通过原始图像减去伪影图像获得校正后的图像如附图所示。本发明专利技术的特征在于，在消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特征，并且校正方法中不需要能谱的先验知识和原始的投影数据，重建速度快。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及医学X射线计算机断层成像技术（ComputedTomography，简称CT）领域，具体的说，涉及医学CT检测成像中，当被检测的人体某部位（例如口腔、胸腔等）植入金属物时，重建的CT图像存在金属伪影情况。
技术介绍
CT检测成像技术能够无损的获取物体断层图像，在医学辅助诊断中发挥着不可替代的重要作用.在理想情况下，CT设备的扫描系统测得的投影数据是物质线性衰减系数的线积分，CT设备的重建系统用该线积分数据进行图像重建，获得可以用于临床诊断使用的CT图像.然而在实际CT扫描中，系统得到的投影数据通常包含各种误差，例如金属物导致的误差，这会导致重建图像中出现伪影，降低图像质量，严重影响诊断结果.人体内的金属植入物通常有口腔内的牙齿填充物、体内手术夹和人工关节等，这些金属物具有高衰减性，当由投影数据直接重建CT图像时，重建图像中会出现放射状或带状伪影等，一般称其为金属伪影.实际的CT扫描中经常遇到包含金属物的情况，例如口腔CT扫描.因为金属伪影的成因复杂，并且金属的材料以及形状尺寸会直接导致图像中金属伪影的强弱和分布不同，因此尽管目前已有一些关于金属伪影校消除方法的资料和专利，但是仍没有一种比较通用的消除或是消减金属伪影的方法.即使对于飞利浦推出的用于骨科的金属伪影校正软件，对于多种情况也无法给出令人满意的校正结果.因此，研发一些普遍适用的金属伪影消减的方法对于医学CT成像系统具有非常重要的意义.r>金属伪影校正(Metalartifactreduction,MAR)算法主要分为插值法、投影校正、迭代重建、基于先验图像的校正方法和混合校正等方法.近年来也有很多金属伪影校正方面的专利，例如：由德国西门子公司申请的中国专利CN103190928A公开了一种用于减少CT图像数据组内金属伪影的方法.该方法通过重建经金属伪影校正的第一CT图像数据组和未经金属伪影校正的第二CT图像数据组，并且利用了数据加权法等.由美国GE公司申请的中国专利CN103186889A公开了一种用于减少医学图像中的金属伪影的方法和设备.该方法考虑了同一断层同时包含具有不同尺寸的大金属物体和小金属物体产生的伪影，以不同的方式处理同一断层图像中大金属物体和小金属物体产生的伪影.中国专利CN103679642A公开了一种CT图像金属伪影校正方法、装置及CT设备，该方法根据原始投影数据对应的原始图像确定干扰对象引起的金属投影范围，然后依次基于金属投影范围内的金属投影数据获得去除干扰对象后的诊断对象投影数据并建立模型图像；再根据模型图像的投影数据对所述原始投影数据进行二次校正、重建，得到没有金属伪影的目标图像.中国专利CN103745440A公开了一种CT系统金属伪影校正方法，该方法中根据初始化参数创建所述CT系统的系数矩阵，基于所述系统矩阵计算CT图像重建的过程中的物体衰减系数f，再优化所述物体衰减系数f，实现对CT系统的金属伪影校正.中国专利CN103440636A公开了一种CT系统的金属伪影消除方法，该方法经过一系列数据处理操作得到新的CT扫描数据，然后再重建图像.同时将高压和低压CT扫描进行变换，从而实现计算量的减少.上述技术涉及到了多种金属伪影校正方法，但都没有方法和算法涉及到金属伪影的解析表达.本专利技术给出了一种有效的去除CT图像金属伪影的解析方法，避免了迭代计算，节省重建时间。
技术实现思路
本专利技术主要针对医学CT成像中常见的金属伪影问题，提出了一种有效的去除金属伪影的解析方法.本专利技术通过以下技术方案实现：消减CT图像金属伪影的解析方法，主要包括：首先CT扫描系统获得被检测对象f(x)的投影数据，然后由CT重建系统进行图像重建，从重建图像中分割出金属物，再对金属物件进行再投影，对该投影数据进行处理，再进行重建得到伪影图像，最后从原图像中减去伪影图像，得到目标图像，即校正后的图像.其特征在于，在消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特征；校正方法中不需要X射线能谱的先验知识以及原始的投影数据.获取所述的检测对象的投影数据P，此数据是在多能谱射线情况下获得；获取所述的CT图像P，从投影数据重建CT图像fE，E是射线的能量参数；获取所述的金属物图像，通过阈值分割（一般采用的阈值是3000HU）或是水平集方法从重建的CT图像分割出金属物的图像；获取所述的金属物的图像的投影数据，利用投影矩阵得到其投影数据，即它的Radon变换RΨmetal；获得所述的金属伪影图像，设计能谱的近似函数Asin(ω(E+?))，提出的伪影表达式K=R-1(P-RfE0)=-R-1(ln(π2cosh(ρRΨmetal)/(π2+4ρ2(RΨmetal)2)))对处理数据RΨmetal，然后进行重建，得到伪影的近似图像K，fE0是假设在某个能量E0下的目标函数,ρ是参数,Ψmetal是金属区域的特征函数；获得所述的目标图像即校正后的图像fE0，原重建图像fE减去伪影图像K(x)得到fE0.本专利技术涉及到一种新的消减CT图像金属伪影的方法，该方法直接获得图像伪影的图像，十分有效.与以往的金属伪影校正方法相比，本专利技术的有益效果有：（1）消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特征；（2）无需射线能谱的先验知识；（3）校正方法中无需原始的投影数据；（4）采用解析重建方法，重建速度快。附图说明图1为实施例中所使用的改进的二维下颌数字体模；图2为重建的原始图像；图3为重建的伪影图像；图4为校正后的CT图像。具体实施方式本专利技术主要提供了一种消减CT图像金属伪影的方法，包括获得投影数据、图像重建、分割金属物件、再投影、数据处理、伪影图像重建和获得校正后的图像.目标是消除带状伪影保留原有信息的结构特征，获得高分辨的CT图像，为临床诊断提供更加准确的信息.本专利技术的实施方式：首先获得多能谱下的投影数据并进行图像重建；然后进行图像分割得到金属物件的图像，并求其Radon变换；通过提出的解析方法对该Radon变换数据进行处理，并重建处理后的数据，得到伪影图像；由原始图像减去伪影图像得到校正后的CT图像；最后给出实施例.具体步骤如下：(1)获得原始CT图像对被检测对象进行扫描获得多能谱X射线下的投影数据，用FBP算法或是BPF算法重建投影数据，得到原始CT图像，该图像中含有金属伪影.(2)获得金属图像的投影数据通常利用阈值方法对原始图像进行图像分割，得到金属图像，此处一般采用的阈值是3000HU；然后再获得金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种消减CT图像金属伪影的解析方法，主要包括：从重建图像中分割出金属物，对金属物进行再投影；设计X射线能谱的近似函数；通过处理金属物的投影数据，进行重建得到伪影图像；最后从原图像中减去伪影图像，得到目标图像. 所述的校正方法的特征在于：（1）使用了伪影图像的解析表达式；（2）在消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特征；（3）无需X射线能谱的先验知识；（4）不使用原始的投影数据。

【技术特征摘要】
1.一种消减CT图像金属伪影的解析方法，主要包括：从重建图像中分割出金属物，对金
属物进行再投影；设计X射线能谱的近似函数；通过处理金属物的投影数据，进行重建得到
伪影图像；最后从原图像中减去伪影图像，得到目标图像.所述的校正方法的特征在于：
（1）使用了伪影图像的解析表达式；（2）在消除带状伪影的同时保留了原有信息的结构特
征；（3）无需X射线能谱的先验知识；（4）不使用原始的投影数据。
2.根据权利要求1所述的消减CT图像金属伪影的解析方法，其特征在于：从多能谱射线
获得的投影数据，由FBP算法或是BPF算法重建图像，该图像含有金属伪影。
3.根据权利要求1所述的消减CT图像金属伪影的解析方法，其特征在于：利用阈值方法
从重建图像中分割出金属图像，并利用投影矩阵求出金属图像的投影数据。
4.根据权利要求1所述的消减CT图像金属伪影的解析方法，其特征在于：设计一个与X...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈明，李刚，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37