CT扫描的数据处理方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术适用于CT医学成像技术领域，提供了CT扫描的数据处理方法及装置，包括：对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数；基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并对每次迭代的中间图像f进行修正；在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。在本发明专利技术中，通过迭代法来实现CT重建，并在每次迭代的过程中，都对中间图像的梯度图像进行训练，从而能够有效地去除CT投影图像的噪声，并增强CT投影图像中的有用信息，这样一来，需要采集的CT投影数据减少，CT扫描时间缩短，减少了对被扫描对象的运动伪影，降低了辐射剂量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于CT医学成像
，尤其涉及CT扫描的数据处理方法及装置。
技术介绍
计算机断层成像(Computed Tomography，CT)是通过无损方式获取物体内部结构信息的一种技术手段，其拥有高分辨率、高灵敏度及多层次等特点，被广泛应用于各个医疗临床领域，是我国装机量最大的医疗影像诊断设备之一。CT扫描过程中需要使用X射线，随着人们对辐射潜在危害的逐步了解，CT辐射剂量的合理性问题越来越受到了人们的重视，合理使用低剂量(As Low As Reasonably Achievable，ALARA)原则即是要求在满足临床诊断的前提下，尽量降低对患者的辐射剂量。然而，目前在CT医学成像领域，由于采用的成像算法性能不高，需要耗费更长的CT扫描时间以采集更多的CT投影数据，使得扫描对象需要承受的CT辐射仍然处于一个较高的剂量。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了CT扫描的数据处理方法及装置，以解决现有技术中需要耗费更长的CT扫描时间以采集更多的CT投影数据的问题。第一方面，提供了一种CT扫描的数据处理方法，包括：对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数；基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并通过s.t.f≥0，对每次迭代的中间图像f进行修正，其中，g为由所述N幅投影图像，M为系统矩阵，v1为大于0的惩罚参数，Rl表示从中提取图像块的操作，D为过完备字典，为第l个图像块所对应的稀疏系数，T0为每个图像块对应的稀疏度，和分别为中间图像f的水平梯度图像和垂直梯度图像；在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。第二方面，提供了一种CT扫描的数据处理装置，包括：CT扫描单元，用于对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数；CT重建单元，用于基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并通过s.t.f≥0，对每次迭代的中间图像f进行修正，其中，g为由所述N幅投影图像，M为系统矩阵，v1为大于0的惩罚参数，Rl表示从中提取图像块的操作，D为过完备字典，为第l个图像块所对应的稀疏系数，T0为每个图像块对应的稀疏度，和分别为中间图像f的水平梯度图像和垂直梯度图像；输出单元，用于在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。在本专利技术实施例中，通过迭代法来实现CT重建，并在每次迭代的过程中，都对中间图像的梯度图像进行训练，从而能够有效地去除CT投影图像的噪声，并增强CT投影图像中的有用信息，这样一来，需要采集的CT投影数据减少，CT扫描时间缩短，减少了对被扫描对象的运动伪影，降低了辐射剂量。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例提供的CT扫描的数据处理方法的实现流程图；图2是本专利技术另一实施例提供的CT扫描的数据处理方法的实现流程图；图3是本专利技术另一实施例提供的CT扫描的数据处理方法的实现流程图；图4是本专利技术实施例提供的CT扫描的数据处理装置的结构框图。具体实施方式以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本专利技术。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本专利技术的描述。图1示出了本专利技术实施例提供的CT扫描的数据处理方法的实现流程，详述如下：在S101中，对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数。在S102中，基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并通过s.t.f≥0，对每次迭代的中间图像f进行修正，其中，g为由所述N幅投影图像，M为系统矩阵，v1为大于0的惩罚参数，Rl表示从中提取图像块的操作，D为过完备字典，为第l个图像块所对应的稀疏系数，T0为每个图像块对应的稀疏度，和分别为中间图像f的水平梯度图像和垂直梯度图像。在本专利技术实施例中，CT设备的旋转机构旋转，对被扫描物体进行CT扫描，从而采集到多幅CT投影图像。基于采集到的多幅CT投影图像，使用迭代法来实现CT重建，且对每次迭代过程中的CT重建图像，即中间图像，采用S102中所提及的修正方法进行修正。在S103中，在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。当迭代次数满足预设要求时，例如，当迭代次数为N时，停止迭代，并将第N次迭代之后得到的CT重建图像输出。在本专利技术实施例中，通过迭代法来实现CT重建，并在每次迭代的过程中，都对中间图像的梯度图像进行训练，从而能够有效地去除CT投影图像的噪声，并增强CT投影图像中的有用信息，这样一来，需要采集的CT投影数据减少，CT扫描时间缩短，减少了对被扫描对象的运动伪影，降低了辐射剂量。进一步地，作为本专利技术的一个实施例，在本专利技术图1对应实施例的基础之上，在获取到投影图像之后，通过迭代法进行CT重建之前，如图2所示，所述方法还包括：在S201中，获取平均暗场图像和平均亮场图像平均暗场图像的获取方法如下：在成像视场中不放置被扫描物体，也不打开光源，以此采集到若干幅暗场图像，对采集到的若干暗场图像的对应像素灰度值叠加求和并取平均值，得到平均暗场图像。平均亮场图像的获取方法如下：在成像视场中不放置被扫描物体，但打开光源，以此采集到若干幅亮场图像，对采集到的若干亮场图像的像素灰度值叠加求和并取平均值，得到平均亮场图像。在S202中，通过对所述N幅投影图像I(i)分别进行预处理，i＝1,2,…,N。这样一来，便得到校正后的投影图像Ic(i)，将投影图像预处理之后再进行CT重建，可以有效地先行降低投影图像中的噪声，进一步增强CT投影图像中的有用信息。进一步地，在图1对应的实施例的基础之上，作为本专利技术的另一实施例，在所述对被扫描物体进行CT扫描之前，还可以对CT设备旋转机构的闭合性进行检测，以避免因旋转机构的闭合性问题导致投影图像噪声过大的情况出现。其检测及调整过程如图3所示：S301，将旋转机构置于初始位置，扫描预设物体得到第一测试图像。其中，初始位置可以为旋转机构可旋转至的任意角度位置。S302，将所述旋转机构从所述初始位置分别旋转180度和360度，分别得到第二测试图像和第三测试图像。在S302中，将旋转机构从初始位置旋转180度，扫描预设物体得到第二测试图像，并将旋转机构从初始位置旋转360度(相当于在得到第二测试图像之后，维持相同的旋转方向，再将旋转机构旋转180度)，扫描预设物体得到第三测试图像。S303，将所述第一测试图像与所述第三测试图像相减，得到第四测试图像，将所述第一测试图像与所述第二测试图像的翻转图像相减，得到第五测试图像。S304，若所述第四测试图像和所述第五测试图像中存在任一像素值与0的差值大于预设阈值，则调整所述旋转机构并返回执行所述将旋转机构置于初始位置的操作，直至所述第四测试图像和所述第五测试图像中各个像素值与0的差值均小于预设阈值。理论上来说，如果CT设备的旋转机构闭合性很好，那么第一测试图像与第三本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种CT扫描的数据处理方法，其特征在于，包括：对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数；基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并通过s.t.f≥0，对每次迭代的中间图像f进行修正，其中，g为由所述N幅投影图像，M为系统矩阵，v1为大于0的惩罚参数，Rl表示从中提取图像块的操作，D为过完备字典，为第l个图像块所对应的稀疏系数，T0为每个图像块对应的稀疏度，和分别为中间图像f的水平梯度图像和垂直梯度图像；在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。

【技术特征摘要】
1.一种CT扫描的数据处理方法，其特征在于，包括：对被扫描物体进行CT扫描，获取N幅投影图像，所述N为大于1的整数；基于所述N幅投影图像，通过迭代法进行CT重建，并通过s.t.f≥0，对每次迭代的中间图像f进行修正，其中，g为由所述N幅投影图像，M为系统矩阵，v1为大于0的惩罚参数，Rl表示从中提取图像块的操作，D为过完备字典，为第l个图像块所对应的稀疏系数，T0为每个图像块对应的稀疏度，和分别为中间图像f的水平梯度图像和垂直梯度图像；在所述CT重建的迭代终止后，输出CT重建图像。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述通过迭代法进行CT重建之前，所述方法还包括：获取平均暗场图像和平均亮场图像通过对所述N幅投影图像I(i)分别进行预处理，i＝1,2,…,N。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对被扫描物体进行CT扫描之前，所述方法还包括：将旋转机构置于初始位置，扫描预设物体得到第一测试图像；将所述旋转机构从所述初始位置分别旋转180度和360度，分别得到第二测试图像和第三测试图像；将所述第一测试图像与所述第三测试图像相减，得到第四测试图像；将所述第一测试图像与所述第二测试图像的翻转图像相减，得到第五测试图像；若所述第四测试图像和所述第五测试图像中存在任一像素值与0的差值大于预设阈值，则调整所述旋转机构并返回执行所述将旋转机构置于初始位置的操作，直至所述第四测试图像和所述第五测试图像中各个像素值与0的差值均小于预设阈值。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对被扫描物体进行扫描之前，所述方法还包括：根据所述被扫描物体的特征确定所述CT扫描的投影放大比。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：保持所述CT扫描过程中的扫描参数不变。6.一种CT扫描的数据处理装置，其特征在于，包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡战利，梁栋，郑海荣，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44