三维影像的金属伪影校正方法技术

本发明专利技术公开了一种三维影像的金属伪影校正方法，包括：扫描得到带金属植入物的原始投影序列图像并对其进行反投影重建，对重建后图像进行分割得到其中金属区域图像和非金属区域图像；对所述金属区域图像进行前向投影得到金属投影图像，以金属投影图像对原始投影序列图像中对应的金属区域进行线性插值，并对其进行反投影重建；对经前述插值的反投影重建图像进行前向投影得到无金属植入物的投影先验图，计算金属所在区域内各点的像素值，据此对原始投影序列图像进行插值，经反投影重建后与金属区域图像融合得到最终影像。本发明专利技术改善了组织边界的清晰度，提升了金属伪影校正的准确性和鲁棒性，避免了由于插值误差导致的图像质量降低问题。低问题。低问题。

【技术实现步骤摘要】
三维影像的金属伪影校正方法


[0001]本专利技术涉及图像处理
，尤其涉及一种三维影像的金属伪影校正方法。

技术介绍

[0002]C臂机由于其辐射剂量低、空间分辨率高等优点，越来越多的被各大医院所采用。同时，也越来越多的应用于骨科手术机器人领域，为医生或手术机器人提供三维影像引导。
[0003]在使用过程中，需要保证C臂提供的清晰精确的三维影像。而实际上会因为各种原因引入各种图像伪影，导致图像质量变差，从而导致误判。其中，金属伪影就是一种常见的图像伪影，由于在手术种需要对病人进行金属植入(如金属支架、骨板、长钉等)，因此在CBCT进行临床运用中难免会有金属植入物的干扰。目前金属校正最常用的校正方法都是以线性插值算法为基础进行的，但是当金属植入物体积较大时，插值算法得到校正值会严重偏离其准确值。

技术实现思路

[0004]专利技术目的：针对上述不足，本专利技术提出一种基于先验图结合金属方向图的三维影像的金属伪影校正方法，显著提升了金属伪影校正的准确性和鲁棒性，避免了由于插值误差导致的图像质量降低问题。
[0005]技术方案：
[0006]三维影像的金属伪影校正方法，包括：
[0007]扫描得到带金属植入物的原始投影序列图像并对其进行反投影重建，对重建后图像进行分割得到其中金属区域图像和非金属区域图像；
[0008]对所述金属区域图像进行前向投影得到金属投影图像，以金属投影图像对原始投影序列图像中对应的金属区域进行线性插值，并对其进行反投影重建；
[0009]对经前述插值的反投影重建图像进行前向投影得到无金属植入物的投影先验图，计算金属所在区域内各点的像素值，据此对原始投影序列图像进行插值，经反投影重建后与金属区域图像融合得到最终影像。
[0010]计算金属所在区域内各点的像素值：
[0011]根据投影先验图中位于金属所在区域的某一被插值点对应的垂直于所述金属植入物的延伸方向的边界点计算该被插值点的像素值。
[0012]所述金属植入物的延伸方向通过所述金属投影图像中的点进行方向搜索确定，并根据所述金属区域的边界点确定其延伸方向。
[0013]所述方向搜索为四方向搜索或八方向搜索。
[0014]计算投影先验图中位于金属区域中各点的像素值与其对应的两边界点进行比较；
[0015]若两边界点与被插值点的像素值的差异值均在限定范围内，则进行以两边界点的像素值进行线性插值计算得到被插值点的像素值；
[0016]若其中一边界点与被插值点的像素值的差异值在限定范围内，则选择该边界点的
像素值对被插值点进行插值；
[0017]若当前两边界点与被插值点的像素值的差异值均不在限定范围内，则将当前两边界点的坐标分别向两侧各拓展一个像素坐标，再次比较当前边界点与被插值点的像素值的差异值是否在限定范围内，若满足则按前述的插值方式进行插值，否则，选择投影先验图中与被插值点的像素值最接近的边界点的像素值进行插值。
[0018]所述线性插值具体为：
[0019][0020]其中，(r,c)为被插值点的坐标，p(r,c)为被插值点的图像像素值；(r1,c1)和(r2,c2)分别为选定的两插值边界点的坐标，p1(r1,c1)和p2(r2,c2)分别为选定的两插值边界点的图像像素值；l1和l2分别为选定的两插值边界点到被插值点的距离，
[0021][0022]对经前述插值的反投影重建图像进行前向投影得到无金属植入物的投影先验图，包括以下步骤：
[0023]对所述经插值的反投影重建图像进行阈值分割，根据不同组织阈值确定对应的衰减系数，并据此进行前向投影得到无金属植入物的投影先验图。
[0024]所述阈值分割具体为：
[0025]当重建图像中某一点的像素值小于其中空气的CT值设定阈值t
空气
时，其衰减系数值设定为u
空气
；
[0026]当重建图像中某一点的像素值小于其中软组织的CT值设定阈值t
软组织
时，其衰减系数值设定为u
软组织
；
[0027]其他点的衰减系数值统一设定为u
骨头
。
[0028]有益效果：本专利技术有效改善了组织边界的清晰度，显著提升了金属伪影校正的准确性和鲁棒性，避免了由于插值误差导致的图像质量降低问题，提升了三维影像的质量。
附图说明
[0029]图1为本专利技术的流程图；
[0030]图2为存在金属植入物的图像示意图；
[0031]图3为图2中将金属植入物所在区域替换为空气的图像示意图；
[0032]图4为存在金属植入物时的投影图像示例图；
[0033]图5是经过初步金属伪影校正后进行前向投影产生的先验图像示例图；
[0034]图6为对金属区域投影图进行不同方向搜索示意图；
[0035]图7为线性插值示意图；其中，图(a)、(b)分别为四方向搜索、八方向搜索；
[0036]图8为未进行校正处理进行重建得到的切片图像示例图；
[0037]图9为处理得到的反投影重建图像示例图。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本专利技术。
[0039]图1为本专利技术的流程图，如图1所示，本专利技术的三维影像的金属伪影校正方法包括如下步骤：
[0040](1)将带金属植入物的被扫描物体放置在C臂机的视野中央进行三维扫描，得到原始投影序列图像，如图2所示，其中图4所示为具体实例的示例图；
[0041](2)对步骤(1)得到的投影序列图像进行反投影重建，得到未进行金属校正的重建图像；
[0042](3)对步骤(2)得到的重建图像进行阈值分割，得到对应的金属区域图像与非金属区域图像；
[0043](4)对步骤(3)得到的金属区域图像通过相应的投影模型进行前向投影得到对应的投影序列图像；
[0044](5)根据步骤(4)得到的投影序列图像对步骤(1)得到的原始投影序列图像中对应的金属区域各点像素值进行线性插值，得到经初步校正的原始投影序列图像；
[0045]其中，如图6所示，线性插值具体为：
[0046]其中，(r,c)为被插值点的坐标，p(r,c)为被插值点的图像像素值；(r1,c1)和(r2,c2)分别为选定的两插值边界点的坐标，p1(r1,c1)和p2(r2,c2)分别为选定的两插值边界点的图像像素值；l1和l2分别为选定的两插值边界点到被插值点的距离，
[0047]原始投影序列图像中的金属区域经过线性插值计算被替换，但此时进行线性插值计算的两插值边界点比较模糊，仅得到经初步校正的原始投影序列图；
[0048](6)对步骤(5)得到的经初步校正的原始投影序列图像进行反投影重建，得到经初步校正后的重建图像；
[0049](7)对步骤(6)得到的经初步校正后的重建图像进行阈值分割，并据此对重建图像进行重新进行投影；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.三维影像的金属伪影校正方法，其特征在于：包括：扫描得到带金属植入物的原始投影序列图像并对其进行反投影重建，对重建后图像进行分割得到其中金属区域图像和非金属区域图像；对所述金属区域图像进行前向投影得到金属投影图像，以金属投影图像对原始投影序列图像中对应的金属区域进行线性插值，并对其进行反投影重建；对经前述插值的反投影重建图像进行前向投影得到无金属植入物的投影先验图，计算金属所在区域内各点的像素值，据此对原始投影序列图像进行插值，经反投影重建后与金属区域图像融合得到最终影像。2.根据权利要求1所述的三维影像的金属伪影校正方法，其特征在于：计算金属所在区域内各点的像素值：根据投影先验图中位于金属所在区域的某一被插值点对应的垂直于所述金属植入物的延伸方向的边界点计算该被插值点的像素值。3.根据权利要求2所述的三维影像的金属伪影校正方法，其特征在于：所述金属植入物的延伸方向通过所述金属投影图像中的点进行方向搜索确定，并根据所述金属区域的边界点确定其延伸方向。4.根据权利要求3所述的三维影像的金属伪影校正方法，其特征在于：所述方向搜索为四方向搜索或八方向搜索。5.根据权利要求2所述的三维影像的金属伪影校正方法，其特征在于：计算投影先验图中位于金属区域中各点的像素值与其对应的两边界点进行比较；若两边界点与被插值点的像素值的差异值均在限定范围内，则进行以两边界点的像素值进行线性插值计算得到被插值点的像素值；若其中一边界点与被插值点的像素值的差异值在限定范围内，则选择该边界点的像素值对被插值点进行插值；若当前两边界点与被插值点的像素值...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹坤烽，王锋，刘娟娟，
申请(专利权)人：佗道医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：