基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法技术

本发明专利技术公开了一种基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法，首先充分利用能谱CT图像在空间域和能谱域的自相似性构建三阶相似张量和能量函数模型，然后采用低秩和稀疏分解将构建的三阶张量单元进行分解，再利用交替方向乘子法对能量函数模型中的目标函数进行优化，去除噪声和伪影，得到重建的CT图像；可以在数据不充分或者噪声过大时，将CT图像完美重建出来，因此可以适用于稀疏角和低剂量情况下的能谱CT重建工作，对于降低CT扫描给人体带来的辐射具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法
本专利技术属于图像处理
，涉及CT图像重建技术，具体涉及一种基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法。
技术介绍
CT(ComputedTomography)，即电子计算机断层扫描，它是利用精确准直的X线束、Y射线、超声波等，与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰等特点。CT已成为当今影像技术中不可缺少的临床及工业检测手段。但是在CT成像时，常常假设X射线在不同能量下光子强度和光子对物质的衰减系数均匀一致，这与实际情况相悖，会导致射束硬化，影响成像质量。能谱CT可以对不同能量段的X光单独成像，从而避免射束硬化。相比传统CT，能谱CT作为新兴的CT技术还有许多其他优势，比如由于每个能量段内光子对物质的衰减系数基本均匀一致，从而可以实现材料分解，以获得彩色CT图像，提高对病灶的辨识度；可以利用光子对物质衰减系数的跳变进行K-edge成像，以获得高对比度图像提高诊断价值等。能谱CT的应用前景广阔，已成为CT技术发展新的方向。但是与传统CT一样，能谱CT产生的X射线辐射会对人体产生危害，导致基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法，其特征在于包括以下步骤：(1)依据CT机先前扫描的投影数据，并使用滤波反投影算法获取初始能谱CT图像；(2)采用交替方向乘子法对输入图像进行处理得到重建能谱CT图像：以初始能谱CT图像作为输入图像时为第一次迭代过程，第一次迭代的初始值

【技术特征摘要】
1.一种基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法，其特征在于包括以下步骤：(1)依据CT机先前扫描的投影数据，并使用滤波反投影算法获取初始能谱CT图像；(2)采用交替方向乘子法对输入图像进行处理得到重建能谱CT图像：以初始能谱CT图像作为输入图像时为第一次迭代过程，第一次迭代的初始值即n＝0，除第一次迭代外，每一次迭代时使用的初始值都为上一次迭代得到的结果，对于第n+1次迭代，重建能谱CT图像过程包括以下分步骤：(21)构建三阶相似张量：当输入图像由M个谱段组成时，选取任一谱段作为参考依据，在该谱段图像上重叠提取P个图像块，然后使用图像匹配算子构建P个三阶相似张量，依次为其中为第n+1次迭代中构建的第p个图像块的三阶相似张量，对于初始能谱CT图像，n＝0；(22)依据以下公式得到P个三阶相似张量的低秩分量：式中，为第n+1次迭代中使得(1)式中目标函数极小化时的值，并将其作为第p个三阶相似张量的低秩分量，为第n次迭代中的稀疏分量，λ1为权重参数，ρ均为松弛因子，p＝1，2，…，P；(23)依据以下公式得到P个三阶相似张量的稀疏分量：式中，为第n+1次迭代中的低秩分量，由步骤(22)得到，为第n+1次迭代中使得式(2)中目标函数极小化时的值，λ2为权重参数，p＝1，2，…，P；(24)依据以下公式得到第n+1次迭代的重建结果：式中，分别为第n+1次迭代中第p个三阶相似张量的低秩分量和稀疏分量，分别由步骤(22)和步骤(23)得到，为第n+1次迭代中使得(3)式中目标函数极小化时的值，并将其作为第n+1次迭代重建能谱CT图像的输出值，为依据目标函数中构建的第p个三阶相似张量，A(·)为CT机系统矩阵的投影函数，为投影数据组成的张量，ρ为松弛因子，P为三阶相似张量的总数；(3)评价图像质量，对重建能谱CT图像质量进行评价，若图像质量满足设定要求，则输出图像为最终的重建能谱CT图像；若图像质量没有达到设定要求，以重建能谱CT图像为输入图像，返回步骤(2)进行下一次迭代。2.根据权利要求1所述基于空谱双域张量自相似的能谱CT重建方法，其特征在于步骤(21)使用图像匹配算子构建P个三阶相似张量的过程包括以下分步骤：(211)选取任一谱段作为参考依据，获取该谱段的二维CT图像，在该二维CT图像上重叠提取P个图像块；(212)对于第...

【专利技术属性】
技术研发人员：张意，夏文军，周激流，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川,51