[发明专利]一种CBCT设备的金属伪影校正方法和系统

说明书

本发明提供了一种CBCT设备的金属伪影校正方法，在扫描数据中提取金属目标位置并将其所有像素投影到探测器表面，获取金属目标在探测器表面的坐标值，并对该坐标值进行插值修补，将修补后的数据进行三维重建，并将初始提取的金属目标加入重建的三维图像中。本发明的优点在于：在原始图像中分离出金属目标后，将金属目标映射到探测器表面，然后再进行插值修补，将金属目标对应的区域插值并三维重建处理后再将原始提取的金属目标加回去，由此得到没有金属目标产生的伪影的三维图像，方便快速的实现了金属目标及伪影的校正。

技术领域

本发明涉及CBCT设备的图像处理技术领域，尤其涉及一种CBCT设备的金属伪影校正方法和系统。

背景技术

在口腔医疗设备中，CBCT是一种集机械、电气电子、软件与算法于一体的多学科交叉的技术复杂的系统医疗设备。最终呈现给用户的CBCT图像的清晰与否受到系统中多个环节的影响，金属伪影是其中最主要的影响因素之一。CBCT成像中X光的多能属性，使得X光在穿过高密度物质过程中，比如金属目标，能谱中的低能X光会被衰减掉，这种物理过程会硬化X光能谱，X光在穿过高密度目标后面的其他组织过程中，组织的衰减系数会相对减小。这便是CBCT中硬化伪影的形成原理，也是金属伪影的产生原因。

为了在临床应用中更清晰地观察牙齿等口腔组织结构细节，CBCT成像算法需要做金属伪影去除处理。金属伪影去除处理有两个核心处理步骤，其中一个是投影中金属目标的定位，另一个是金属目标的插值处理。而前一步处理是后一步处理的基础，所以金属目标的定位在金属伪影去除处理流程中至关重要。

投影中金属目标的定位通常采用的方法是，先在重建的CBCT图像中分割金属目标区域，再分别将CBCT图像与金属目标图像前向投影至二维投影图像，在投影域中识别金属目标的像素位置。另一种方法同样需要先计算两种体积数据的前向投影，然后将投影数据变换至正弦图域，在正弦图中识别金属区域的坐标位置。这两类方法都需要使用前向投影处理，前向投影方法需要在三维体积图像域进行插值，然后再加权累加处理，这会大大增加计算的复杂性，降低金属伪影去除三维重建的效率。

如公开号为CN111815521A的发明专利申请公开的一种基于先验图像的锥束CT金属伪影校正算法，就公开了对金属图像和先验图像进行前向投影，然后再进行插值修复，并将修复后的图像重建后与阈值分割出的图像进行融合，实现金属伪影校正的目的。该方法在进行前向投影时需要对先验体积图像和金属体积图像的整个体积数据分别进行操作，处理的数据量大，非常耗时。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种仅对金属目标的像素坐标进行运算的金属伪影校正方法，提高运算速度。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的：一种CBCT设备的金属伪影校正方法，在扫描获取的体积数据中提取金属目标位置并将其所有体素投影到探测器表面，获取金属目标在探测器表面的坐标值，并对该坐标值进行插值修补，将修补后的数据进行三维重建，并将初始提取的金属目标图像加入重建的三维图像中。

本发明在原始图像中分离出金属目标后，将金属目标映射到探测器表面，然后再进行插值修补，将金属目标对应的区域插值处理后再通过重建三维图像并将原始提取的金属目标图像加回去，由此得到没有金属目标产生的伪影的三维图像，方便快速的实现了金属伪影的校正。

优选的，以射线源S和探测器的旋转中心O为原点构建图像坐标系，以探测器的中心点D为原点构建探测器坐标系，探测器坐标系的原点D与SO共线，射线源S和探测器分别处于旋转中心O的两侧，图像坐标系的X方向指向射线源S，Z方向为天向，Y方向根据右手定则确定；探测器坐标系的X方向指向射线源S，V方向为天向，U方向根据右手定则确定；

对于图像坐标系中的点P(x,y,z)，射线源S从起始位置旋转了角度θ后，点P在探测器坐标系中的坐标为P_θ(u,v,x_θ)，则