[发明专利]基于四阶全变分流的CT图像归一化的金属伪影校正法

摘要

基于四阶全变分流的CT图像归一化的金属伪影校正的方法，其采用基于凸性分裂方法进行求解，以实现金属伪影的校正。具体实现步骤包括：采集数据、重建图像、分割金属区域、计算先验图像、获取金属区域和先验图像的重投影、归一化投影数据、四阶全变分方程校正、反归一化校正后的数据、再次重建图像、对图像金属区域恢复。其具有能够有效的去除金属伪影，并很好的保留金属及其周围的结构信息，最大程度抑制了二次伪影的出现等优点。

主权项

1.基于四阶全变分流的CT图像归一化的金属伪影校正法，其特征在于，包括以下步骤：（1）原始扫描数据采集利用微计算机断层成像系统采集360°的生物体投影数据，得到正弦图g(m,n),m=1,…M,n=1,…N，其中M是探测器总个数，N是投影角度总数；（2）确定金属区域利用步骤（1）中得到的扇束投影数据g(m,n)，对投影数据用FBP重建，得到含有金属伪影的CT图像f_Ω(x,y)，并选择阈值h_m提取金属区域：式中表示金属区域的像素值；（3）计算先验图像对步骤（2）中重建的图像进行高斯平滑滤波，然后通过阈值分割出空气区域、软组织区域和骨骼区域，将空气区域的CT值设定为-1000HU，软组织区域的CT值设定为0HU，骨骼区域的CT值保持不变，金属区域的CT值用其周围的值来填充；（4）对金属区域和先验图像进行重投影利用Joseph投影法分别对金属区域和先验图像进行前向投影，得到每个投影角度下的重投影即正弦图，确定金属投影数据的范围g_metal和先验图像的前向投影g_prior；g_metal(n)={[s(i,n),e(i,n)]},i=1,…l(n)其中l(n)是金属区域在角度n下总的投影点数，s(i,n),e(i,n)是金属投影数据在每个角度下的起始和结束位置，先验图像的前向投影g_prior(m,n),m=1,…M,n=1,…N，用来对原始扫描数据归一化；（5）原始扫描数据的归一化原始扫描数据g除以先验图像的前向投影g_prior，得到归一化后的数据g_norm：gnorm=ggprior+teps]]>其中t_eps为正数以避免除数为零；（6）对金属区域投影数据进行校正在步骤（5）中得到了归一化的投影数据g_norm，根据步骤（4）中确定的金属重投影数据区域g_metal，采用四阶TV方程对归一化数据g_norm在金属投影区域g_metal进行数据校正，得到校正后的投影数据g_TV；(7)进行反归一化，其包括：g_denorm=g_TV*(g_prior+t_eps)其中t_eps取值和步骤（5）中保持一致;(8)重建图像并恢复图像金属信息步骤，其包括：对非金属部分的投影数据，用原投影数据g对校正后的投影数据g_denorm进行替代：并使用FBP重建，得到图像将原图像f_Ω(x,y)中的金属区域取代金属区：图像f′(x,y)即为校正后的图像。