[发明专利]一种稀疏投影下的锥束XCT成像质量评估方法

摘要

本发明公开一种稀疏投影下的锥束XCT成像质量评估方法，该方法在得到重建出仿体的三维图像后，进行成像系统质量评估，包括：选取多个三维重建结果切片，沿z轴方向叠加平均三维重建结果切片得到二维图像，并得到极坐标系下图像；进行阈值分割，识别出目标体区域，然后通过质心法确定目标体区域的中心。设定过采样像素大小，将极坐标系下图像中各个同心圆环范围内的像素点进行像素值平均，而后按照离开圆心的距离排序，由此得到过采样边缘扩散函数曲线ESF。求调制传递函数；计算锥束XCT成像系统的二维噪声功率谱。得到一维噪声功率谱，计算噪声等效量子数NEQ。

主权项

1.一种稀疏投影下的锥束XCT成像质量评估方法，该方法将仿体置于锥束XCT成像系统的点光源下方的成像腔，所述的仿体为由聚丙烯酸酯制成的边界平滑，内部材料均匀的圆柱体；成像腔在水平平面上绕着成像腔中轴旋转，每旋转一定角度，进行一次曝光成像，利用TV正则化方法重建出仿体的三维图像；基于此三维图像进行成像系统质量评估，分为两个部分，其中，第一部分：计算稀疏投影下的锥束XCT成像系统的调制传递函数MTF①选取多个三维重建结果切片，沿z轴方向叠加平均三维重建结果切片得到二维图像p(x,y)，(x,y)为图像像素在直角坐标系下位置，并将其从直角坐标系映射到极坐标系，得到极坐标系下图像p(r,θ)；②对图像p(x,y)采用阈值分割将灰度图像p(x,y)映射为二值图像p^norm(x,y)，这里为图像中空气部分的像素平均值，为图像中成像质量评估仿体部分的像素平均值，将仿体和空气部分分割，识别出目标体区域，然后通过质心法确定目标体区域的中心；③设定过采样像素大小Δr，由此形成半径分别为Δr，2Δr，3Δr，4Δr……的一系列同心圆环，将图像p(r,θ)中各个同心圆环范围内的像素点进行像素值平均，而后按照离开圆心的距离排序，由此得到过采样边缘扩散函数曲线ESF；④对ESF求微分以后得到线扩散函数LSF，对LSF加hann窗后进行傅里叶变换，所得结果取模并进行零频率归一化后即为所求的调制传递函数MTF(u),这里的u为频率；第二部分：求取稀疏投影下的锥束XCT成像系统的噪声功率谱NPS：⑤对于所选取的三维重建结果切片，分别在每一个切片的圆形区域内的同一区域截取方形ROI，计算该方形ROI的平均像素值，而后将原ROI图像减去该平均像素值，以此获得各个切片的噪声图像；⑥将每一幅噪声图像都分成互不重叠的几个子块ROI，而后分别对所有子块ROI计算噪声功率谱，计算噪声功率谱时采用的傅里叶变换的点数与计算MTF时采用的傅里叶变换的点数一致，再将所得的噪声功率谱叠加平均，得到锥束XCT成像系统的二维噪声功率谱；⑦从二维噪声功率谱图中心沿横轴向右至终点，取横轴上下各7行功率谱值，而后将这14行功率谱值叠加平均，得到锥束XCT成像系统的一维噪声功率谱NPS_d(u)；⑧根据公式计算得到噪声等效量子数NEQ，即得到成像质量空间分辨率和噪声水平的综合评价结果。