去除计算机断层造影设备产生的体层图像环伪影的方法技术

本发明专利技术涉及一种方法和一种计算机断层造影设备，它们使得能够按照简单的方式，特别是在计算机断层造影设备的拍摄系统（１，２）每个回转中拍摄区域迅速进动的条件下，通过对每幅体层图像Ｉ↓［ｋ］计算环伪影图像Ｒ↓［ｋ］而从体层图像Ｉ↓［ｋ］中去除环伪影。在此，首先对每幅体层图像Ｉ↓［ｋ］计算临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］，并随后通过对临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］的至少一部分Ｔ↓［ｓｕｂ］的平均来建立最后的环伪影图像Ｒ↓［ｋ］，其中，将临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］在平均之前这样旋转，使得在临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］中的现有环伪影基本上重合并且就其位置而言基本上与在体层图像Ｉ↓［ｋ］中现有的环伪影一致。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种从利用计算机断层造影设备产生的体层图像中去除环伪影的方法以及一种按照该方法工作的计算机断层造影设备。
技术介绍
例如由EP 0819406A1公开的计算机断层造影设备的拍摄系统包括X射线辐射源和多行检测器。X射线辐射源和检测器在转动架上位置相对地设置，从而使得当转动架围绕转动轴转动以及当放置在支承装置上的物体按照转动轴的方向连续进动时可以以螺旋扫描的形式对物体体积进行扫描。对于体层以及体积图像的再现是在螺旋扫描期间由检测器从不同投影方向上采集的X射线图像的基础上实现的。多行检测器的单个检测器元件的信号错误造成在体层图像中的环伪影，环伪影是以在体层图像中可以识别的、断层造影设备的拍摄系统的旋转中心为中心的。DE 19835451A1描述了一种在利用计算机断层造影设备产生的体层图像中去除环伪影的方法。该公知的方法包括用于计算校正图像的方法步骤，该校正图像基本上仅包括在体层图像中现有的环伪影。为此目的，对体层图像进行至少一次中值过滤。随后的低通滤波用来抑制起干扰作用的噪声成分和噪声结构。该低通滤波在图像中沿着围绕旋转中心的圆弧进行。通过随后将输入图像减掉该低通滤波后的校正图像，在该公知的方法中形成了其中抑制了环伪影的结果图像，不过，其中作为成功抑制的先决条件是环伪影不需具有一定的最小长度。环伪影的长度或者环伪影所代表的环片段的长度，由用来在拍摄系统的每次回转中沿旋转轴方向使物体的待扫描拍摄区域进动的速度决定。在此，环片段越短则待扫描的拍摄区域的进动就越快。然而，正如在对拍摄区域的快速扫描中形成的、具有极小长度的环片段，在该公知的方法中完全不能或仅能被不充分地采集和抑制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种能够按照简单的方式在体层图像中更好地去除环伪影的方法。按照本专利技术，该去除环伪影的方法包括在基本上等距离的拍摄位置上沿旋转轴的方向再现N幅体层图像Ik(k＝1，...，N)；对于每幅体层图像Ik计算一幅临时环伪影图像Rtk，其具有至少在各自的体层图像Ik中的现有环伪影；以及对于每幅体层图像Ik计算一幅环伪影图像Rk，其中，各个环伪影图像Rk通过对临时环伪影图像Rtk的至少一部分Tsub的平均而构成，并且其中，将临时环伪影图像Rtk在平均之前这样旋转，使得在该临时环伪影图像Rtk中现有的环伪影基本上重合并且就其位置而言基本上与在体层图像Ik中现有的环伪影一致。还包括从各自的体层图像Ik减去有关的环伪影图像Rk的方法步骤，其中分别形成一幅其中去除了环伪影的结果图像Ek。本专利技术出于这样的基本认知，即，在基本上等距离拍摄位置并且在相同的扫描条件下采集的、相互跟随的体层图像中的环伪影，就形式而言是相同的，只不过是相互围绕各自的体层图像旋转中心转动一个角度。对于每幅体层图像计算的临时环伪影图像除了在各自体层图像上现有的环伪影之外，还可能具有额外的图像干扰，例如像素噪声。在体层图像中对环伪影的校正不是如迄今为止那样在单个图像的基础上进行，而是在对不同拍摄位置上获得的临时环伪影图像上一部分进行平均的基础上进行，从而通过低通效应抑制了在这些临时环伪影图像中现有的图像干扰。为了使在这些临时环伪影图像中现有的环伪影重合，参考待校正的体层图像旋转这些临时环伪影图像。因此，与公知的方法相反，本专利技术包括一种在不同的拍摄位置或者在不同的时间采集的图像的基础上的、时域中的低通滤波。此外，将起干扰作用的噪声结构和起干扰作用的像素噪声独立于现有环伪影的长度来去除。按照本专利技术的一种优选的实施方式，对临时环伪影图像Rtk的计算按照下列方法步骤实现b1)在各体层图像Ik中掩蔽骨骼和空气部分，使得对于每个体层图像Ik分别形成一幅掩蔽后的图像Nk，b2)在掩蔽后的图像Nk中按照相对于旋转中心的径向方向分别对掩蔽后的图像Nk进行高通滤波，使得对于每幅掩蔽后的图像Nk形成一幅高通滤波后的图像Hk，b3)利用负的伪影门限和正的伪影门限在各自高通滤波后的图像Hk中建立伪影阈值，使得对于每幅高通滤波后的图像Hk形成临时环伪影图像Rtk，该临时环伪影图像Rtk具有在有关的体层图像Ik中现有的环伪影。对骨骼和空气部分的掩蔽优选地以下列方法步骤实现b11)将所有大于上门限SWO的图像值设定为等于SWO，以及b12)将所有小于下门限SWU的图像值设定为等于SWU，从而形成一幅掩蔽后的图像Nk。对各掩蔽后的图像的高通滤波优选地包括下列方法步骤b21)在掩蔽后的图像Nk中按照通过旋转中心(Dz)的延伸的径向方向上进行中值滤波，从而形成中值滤波后的图像Mk，b22)从体层图像Ik中减去该中值滤波后的图像Mk，从而形成高通滤波后的图像Hk。临时环伪影图像Rtk不仅包括环伪影，而且还包括被错误地识别为伪影的、物体局部的噪声结构。该噪声结构可以优选地通过按照沿至少一个圆片段的方位角方向在有关临时环伪影图像Rtk中进行低通滤波来消除。在此，该圆片段对应于位于旋转中心的圆的一部分，该圆片段例如覆盖了整个圆的10度的角范围并且与环伪影的相关长度匹配。在这样获得的临时环伪影图像Rtk的基础上，按照下列规则对于各个输入图像计算用于校正环伪影的环伪影图像RkRk=Σl=-T+Twl·Rotl,δ(Rtl+k),]]>其中1是值介于-T和+T之间的下标，w1是依赖于下标1的加权系数，δ是两个相邻的体层图像之间的环伪影的角度距离，而Rot是旋转算符，其将临时环伪影图像Rt1+k围绕旋转中心转动角度1*δ，其中，下列关系成立Tsub＝2*T+1，Σl=-TTwl=1]]>和δ＝2*л*d/V，并且其中d是相邻拍摄位置之差，而V是在系统轴方向上拍摄系统的进动。分别按照上述计算规则与各旋转后的临时环伪影图像Rtk相乘的加权系数w1具有下列的形式w1＝1/Tsub。不过，也可以采用任意的其它加权系数，使得能够按照与情形相匹配的特性进行低通滤波。但关键的仅是，所有系数的和为1。代之以在各个临时环伪影图像Rtk中的低通滤波，也可以对计算的最后的环伪影图像Rk进行低通滤波。该在环伪影图像Rk中的低通滤波也是优选地通过按照沿至少一个圆片段的方位角方向在有关环伪影图像Rk中进行，该圆片段对应于位于旋转中心的圆的一部分，并且具有与环伪影匹配的圆片段长度。该圆片段长度例如覆盖了整个圆的10度的角范围。在本专利技术的一种优选的实施方式中，将所述方法步骤的至少一部分在坐标原点位于图像的旋转中心的极坐标中进行。按照本专利技术，这样地构造一种计算机断层造影设备，即，可以实施本专利技术的用于去除环伪影的方法。附图说明在下列示意的附图中示出了本专利技术实施方式。图中图1以部分框图、部分透视图的形式示出了计算机断层造影设备的基本部分，图2以草图的形式示出了本专利技术的利用按照图1的计算机断层造影设备、从体层图像中去除环伪影的方法的流程，图3示出在三幅临时环伪影图像的基础上对环伪影图像的计算。具体实施例方式图1以部分透视图、部分框图的形式示出了计算机断层造影设备。该计算机断层造影设备基本上包括带有X射线源1和检测器2的拍摄系统1，2，该检测器2具有按照检测器阵列设置成列和行的检测器元件3；计算装置5，用于实施按照本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从利用计算机断层造影设备产生的体层图像中去除环伪影的方法，该计算机断层造影设备包括至少一个围绕旋转轴（Ｄ↓［ａ］）旋转的拍摄系统（１，２），所述方法具有如下步骤：ａ）在基本上等距离的拍摄位置上沿所述旋转轴（Ｄ↓［ａ］）的方向再现 Ｎ幅体层图像Ｉ↓［ｋ］（ｋ＝１，…，Ｎ），ｂ）对于每幅体层图像Ｉ↓［ｋ］计算临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］，其分别具有至少各自的体层图像Ｉ↓［ｋ］中的现有环伪影，ｃ）对于每幅体层图像Ｉ↓［ｋ］计算环伪影图像Ｒ↓［ｋ］，其中，各个 环伪影图像Ｒ↓［ｋ］通过对所述临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］的至少一部分Ｔ↓［ｓｕｂ］的平均而构成，并且其中，将所述临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］在平均之前这样旋转，使得在该临时环伪影图像Ｒｔ↓［ｋ］中的现有环伪影基本上重合并且就其位置而言基本上与在体层图像Ｉ↓［ｋ］中现有的环伪影一致，以及ｄ）从各体层图像Ｉ↓［ｋ］减去有关的环伪影图像Ｒ↓［ｋ］，其中，分别形成其中去除了环伪影的结果图像Ｅ↓［ｋ］。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：卡尔施蒂尔斯托弗，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]