[发明专利]一种改进的锥形束CT环形伪影的消除方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种医学CT图像的处理方法，具体涉及在锥形束CT重建图像中环形伪影的消除方法。

背景技术

计算机断层成像技术，即CT(Computed Tomography)在20世纪临床医学领域得到了广泛的应用。CT自诞生以来，其扫描方式从二维的单一探测器平行束，发展到多探测器扇形束旋转扫描，三维CT则从最早的单排螺旋CT发展为多排探测器扫描，同时给出8-32层数据的多层面螺旋CT(Multislice spiral/helical CT，MSCT)。近几年使用面阵探测器的锥形束CT(CBCT)也逐渐进入了实用阶段，它采用锥形束扫描，获得各视角下的二维投影数据，重建后直接得到三维体积。相对于其它的几何结构，锥形束CT系统具有空间分辨率高、数据采集时间短、射线利用效率高等显著的优点。

按扫描轨迹来划分，CBCT的重建算法可以分为两大类：一类是Feldkamp、Dewis、Kress提出的锥顶轨迹为圆的重建方法(简称FDK算法)，另一类是Tuy、Smith、Grangeat提出的扫描轨迹为双圆或其它非平面轨迹的三维Radon变换方法。如果按算法的数学类型来划分，CBCT的重建算法可以分为分析算法和迭代算法。迭代算法比分析算法更占用计算机的系统资源，不满足实际工作中对重建速度必须是高速的要求，因此通常采用分析的算法。分析的算法又可以分为精确重建算法和非精确的重建算法。锥顶轨迹为圆时，不满足Tuy-Smith条件，其算法是一种非精确重建方法。但该方法具有扫描过程易于实现、计算相对简单的优点，因此得到了比较好的应用。基于单圆锥顶轨迹的FDK算法在radon空间不能得到完整的数据，当锥角比较小的时候缺失的数据区域很小，因此可以把这部分数据当作零或做插值来补齐这部分数据，然后再进行重建，可以得到比较好的近似结果。但是轨道半径变小，锥角增大，Radon空间中缺失的数据增多，这样圆轨道锥形束重建的近似效果就会下降，因此重建后的图像会出现明显的伪影。CBCT重建后的图像伪影主要有条形伪影(streak artifact)和环形伪影(ringartifact)，其中环形伪影是指以重建后图像等中心为中心的圆环形的伪影，环形伪影的主要是由X线探测器各个探测通道的响应不一致引起的。

CBCT重建后图像环形伪影的消除，主要包括环形伪影位置的检测和伪影信号强度的修正，即首先从重建后图像中定位出环形伪影的位置，然后根据伪影信号强度与其周围像素值大小对比，校正对应的伪影像素值。

环形伪影与其他类型的图像伪影相对比，是一种很有规律性的图像伪影。环形伪影的圆圈是以图像中心作为圆心的，这个性质使得在环形伪影定位的时候，可以先把图像从直角坐标变换到极坐标，再以极点为原点，极角为横轴，极径为纵轴构建一正交坐标系，然后将原图像的各个象素点的像素值分别变换到所述的正交坐标系中，原来的环形伪影在新的坐标系下就是一条直线。如此变换后，使用自定义的滤波器对所得到的直线伪影进行检测和替换处理，最后再将消除伪影的中间图象变换回原直角坐标下即可。GE医疗系统环球技术有限公司的专利申请(公开号：CN1720861A)公开了一种基于上述原理的环形伪影的消除方法。该方法定义的是纵轴方向的滤波器，且用滤波器下7个象素点中两头的两个点象素值和的2.5倍减去中心5个点象素值和的“差”来与系统设定上下限进行比较，进而判断滤波器中心象素是否有伪影，因此当伪影线的宽度大于或等于7个象素点的宽度时，所计算出的“差”就不落在系统设定的上下限内，必然会造成误判。此外，专利公开号为CN1720861A的专利申请方案仅用滤波器下7个点的象素值的平均值来校正伪影点的象素，那么当伪影线的宽度大于或等于7个象素点的宽度时，显然相当于没作替换。

发明内容

本发明的目的是提供一种改进的锥形束CT重建图像环形伪影的消除方法，该方法不受环形伪影宽度大小的约束，且不会破坏原有的图像信息。

本发明实现上述目的的技术解决方案是：

一种改进的锥形束CT重建图像环形伪影的消除方法，该方法包括以下步骤：

1)读入锥形束CT重建后图像，先以该图像所在直角坐标系的原点为极坐标系的极点，直角坐标系的横轴为极坐标系的极轴，直角坐标系中任一象素点到原点的距离为极径建立一极坐标系，再将所读入锥形束CT重建后图像转入建立的极坐标系中；