本发明专利技术属于生物医学工程及医学影像学领域，涉及一种基于傅里叶-小波正则化的同轴相衬图像恢复方法，包括：采集刀口器具的多幅图像并从每幅图像获取不同位置的刀口截面曲线，获得同轴相衬成像系统的整体线扩散函数h(x)；放置成像物体，采集图像，获得成像结果y(x)；计算y(x)和h(x)的傅里叶变换，获得Y(ω)和H(ω);通过傅里叶逆变换获得理想相衬成像结果的傅里叶正则化估计对理想相衬f(x)的小波系数信号wj(x)进行有效估计;对傅里叶正则化估计进行Db6正交小波变换,并进行正则化得到进行小波逆变换，获得估计结果。本发明专利技术可以有效提高恶化效应下相衬图像的衬度，并保证了恢复图像的保真度，能够提高图像恢复衬度以及信噪比。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物医学工程及医学影像学领域，涉及一种图像恢复方法，
技术介绍
乳腺癌是当前妇女第一大“杀手”，据世界卫生组织统计，2000年全世界约有120万妇女被诊断出患有乳腺癌，50万人死于乳腺癌。乳腺癌不仅危及患者生命，而且造成女性性征器官的损毁，严重危害女性身心健康。中国虽然不是乳腺癌高发国家，但近十年来年均增长速度高出高发国家1-2个百分点，以每年3%-4%的速度递增。由于我国人口众多，乳腺癌的诊治已经成为日益沉重并亟需解决的社会问题，而实现早期诊断是解决这一社会问题、提闻患者生存率和生活质量的关键。当前乳腺常规检查的主要手段为钥(铑)靶X射线乳房成像术，然而长期临床实践表明，该技术在灵敏度，特异性，安全性和舒适性等方面均存在重大缺欠一方面该技术存在高达10-15%的漏检率；另一方面由该技术诊断为阳性而最终的活检确诊率为25-29%。尤其严重的是，由于年轻女性的乳房过于致密，导致诊断准确性严重降低。直到上世纪末,X射线相位衬度成像理论(X-ray phase contrast imaging, XPCI)的提出，打破了传统的X射线成像理念，为实现理想的早期乳腺癌解剖成像诊断技术带来了新的曙光。研究表明，在相同辐射剂量下，相衬成像的衬度分辨率较之传统X线吸收衬度成像提高10倍左右，显著提高了软组织成像的图像可见度。目前，欧、美、日本、澳大利亚等各国均在大力开展X射线相衬成像方面的研究，X线相衬成像已被广泛认为“能给放射诊断医学带来巨大变革”显微成像技术。当前可用于X射线相衬成像的技术按照成像原理不同可分为干涉成像法(inteeferometry)、衍射增强成像法(diffraction enhanced imaging, DEI)、同轴成像法(in-line holography)、光栅差分相位衬度成像法(Differential phase contrast, DPC)以及编码孔径相衬成像法(Coded-aperture based χ-ray phase contrast imaging),这些方法在X光源、实验装置、探测器以及成像性能指标等方面有很大的不同。干涉成像法和衍射增强成像法均需要精密的单色晶体，由此导致它们在实际应用中至少存在三个问题1、系统中的单色晶体必须进行高精度对准，因此成像系统对环境扰动非常敏感；2、单色晶体意味着单色X射线束，这就导致大部分光源无法满足成像系统的光通量需求，目前主要通过同步辐射源来解决这一问题，但是同步辐射源耗资巨大，占地面积大，不利于临床应用和推广；3、晶体会吸收一部分从被测对象出射后的X射线，因此很难控制最佳成像剂量。光栅差分相位衬度成像法是近年来发展起来的相衬成像技术，由于该方法可以采用普通X线光源，因此具备较大的临床应用潜力，但其目前仍存在一些亟需解决技术问题，比如，DPC方法需要引入高精度的平行光栅(光源光栅、相位光栅和吸收光栅)，增加了系统精度和稳定性的要求；由于光线接收角度有限，降低了系统光通量，不可避免的导致系统曝光时间变长；另外，一些外部因素如患者体温也会对光栅精度带来不可忽视的影响。编码孔径相衬成像法可以采用相对较大的编码孔径间隔(比DPC方法中的栅栏间隔大I 2个数量级)，改善了 DPC方法中对系统精度的要求，但其仍然面临着DPC方法中亟需解决的其他问题。同轴相衬成像不需要引入额外的光学装置即可直接获得物体内部精细结构信息，其成像方式又被称为自由空间传播相衬成像(free-space propagation), Wilkins等人在早期研究中已经证明同轴相衬成像可以采用多色X射线光源，从而避免了成像系统光通量方面的问题。另一方面，同轴相衬成像系统投资小，占地面积不超过常规X射线摄影，因此推广性强，可望替代常规X射线摄影成为乳腺癌普查的主要手段。在当前各类相衬成像技术中，同轴成像法、光栅差分相位衬度成像法以及编码孔径相衬成像法所采用的光源都是工程可行的X光源，具有临床应用的相对优势。其中，同轴成像法可视为光栅差分相位衬度成像法以及编码孔径相衬成像法的基础，后两种方法相当于在同轴成像光路中引入了额外的光学装置(平行光栅或编码孔径)。由此可见，同轴成像法的技术发展必然能够有效促进光栅差分相位衬度成像法以及编码孔径相衬成像法的发展。截至目前，同轴相衬成像技术一直受到国内外放射影像学领域的广泛持续关注，该技术被认为是当前条件下最适合实现临床医学应用转化的显微成像技术之一。值得一提的是，国外已经出现从事X射线相衬成像设备研制的公司，如日本Konica Minolta公司(http://konicaminolta. jp)在国际上最早把相衬成像技术用于临床乳腺诊断，并推出了 全球第一款基于普通X光源的相衬成像乳腺摄影系统。但迄今为止，X射线同轴相衬成像在乳腺癌临床诊断上的优势还远远没有显示出来，Konica Minolta公司的相衬成像乳腺摄影系统，成像质量相对于现有的传统X射线乳腺数字化成像系统提高不大，并没有达到相关文献报道的预期效果，采用该系统获得的召回率和癌症检出率与传统方法并没有显著区别。通过分析同轴相衬成像的真实物理过程以及文献报道的相衬成像模型，可以发现，当前制约同轴相衬成像技术在临床推广应用的关键问题主要体现在像系统方面，图像系统自身存在着缺陷，比如X光源并非理想点源，探测器性能受到自身分辨率及点扩散函数等因素的限制，系统存在各类有害噪声等。针对探测器非理想性问题，英国伦敦大学的学者Olivo采用维纳解卷积方法进行了初步尝试，但是Olivo的模拟和测试结果针对的是同步辐射源系统。同步辐射源系统具有非常好的光源和非常高的信噪比，但是该系统代价昂贵，比如2010年建成的中国上海同步辐射光源，总投资14亿，占地面积约二十万平方米。另一方面，Olivo采用维解卷积方法获得的恢复图像的质量，与实际需求还有相当差距。Olivo得到结果如下理想情况下，相衬成像衬度在200%以上；由于探测器非理想性造成恶化，相衬衬度下降到只有3% ;通过维纳解卷积方法，相衬度可以提高到7. 2%和11. 9%，但在相衬度较高的11. 9%情况下，引入噪声较大。由于微焦点同轴相衬成像是更适合实现临床推广应用的成像技术，因此，针对该成像技术实现相衬成像质量的提高具有更为显著的研究价值和意义。同时，探索一种更有效的相衬质量提高的新方法，已经成为面向同轴相衬成像技术及系统发展应用的关键问题之一，具有十分重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的主旨是提出一种能够提高X射线同轴相衬成像结果对比度及信噪比的方法，以此解决当前工程技术条件下，同轴相衬成像面临的关键问题由于当前工程条件下，微焦点X光源，探测器的非理想性以及系统噪声等引起了相衬图像质量恶化，相衬度降低。本专利技术的技术方案如下一种基于傅里叶-小波正则化的同轴相衬图像恢复方法，包括下列步骤①利用同轴相衬成像系统采集刀口器具的多幅图像；②从每幅图像获取不同位置的刀口截面曲线，③对刀口截面曲线进行平均，再对平均曲线求导数,获得同轴相衬成像系统的整体线扩散函数h(x)；④放置成像物体，采集图像，获得成像结果y(x)；⑤计算y (X)和h(X)的傅里叶变换,获得γ(ω)和Η(ω)⑥通过公式乒权利要求1.一种，包括下列步骤 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于傅里叶和小波正则化的同轴相衬图像恢复方法，包括下列步骤：①利用同轴相衬成像系统采集刀口器具的多幅图像；②从每幅图像获取不同位置的刀口截面曲线，③对刀口截面曲线进行平均，再对平均曲线求导数，获得同轴相衬成像系统的整体线扩散函数h(x)；④放置成像物体，采集图像，获得成像结果y(x)；⑤计算y(x)和h(x)的傅里叶变换，获得Y(ω)和H(ω)⑥通过公式获得傅里叶正则化频域结果α为正则化参数，H*(ω)是H(ω)共轭复数；而后通过傅里叶逆变换获得理想相衬成像结果的傅里叶正则化估计⑦对理想相衬f(x)的小波系数信号wj(x)进行有效估计，获取估计信号⑧对傅里叶正则化估计进行Db6正交小波变换，小波函数表示为ψ，尺度函数表示为φ，小波变换后获得小波系数信号⑨对小波系数信号利用正则化函数Λj(x)进行小波正则化，获得正则化结果w~j(x)=w^j(x)Λj(x);⑩对进行小波函数ψ的小波逆变换，最终获得理想相衬成像结果的傅里叶？小波正则化估计结果FDA00001692656300011.jpg,FDA00001692656300012.jpg,FDA00001692656300013.jpg,FDA00001692656300014.jpg,FDA00001692656300015.jpg,FDA00001692656300016.jpg,FDA00001692656300017.jpg,FDA00001692656300019.jpg,FDA000016926563000110.jpg...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：周仲兴，高峰，赵会娟，张力新，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：
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