專利名稱：一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法及系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及成像技術領域，尤其涉及一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法及系統。
背景技術：
隨著X射線探測器制造工藝日趨成熟，X射線斷層成像(computed tomography, CT)技術越來越多地應用于生物醫學研究中，如小動物成像、乳房X射線CT、牙科CT，介入治療檢測等。除此之外，CT技術在工業的無損檢測方面也有廣泛的應用。
然而，X射線探測器由于有大量的像素點(百萬量級)，很難保證所有的像素對X 射線有相同的響應。由于常用的CT重建算法是濾波反投影算法，因此這種響應的不一致會在重建圖像中帶來嚴重的環狀偽影(Medical Physics, Vol. 28, No. 5, May 2001)。
現有的去除環狀偽影的方法主要可以分為兩類，分別是在重建圖像中進行校準和在投影圖中進行校準。
在重建圖像中進行校準的方法又可分為兩類一類是使用標準體模，即在成像前使用均勻的體模(比如水或者空氣)進行成像，然后以體模的重建結果做為模板直接對樣品成像重建后的圖像進行校準(美國專利5774519，中國發明專利申請號 200510103923. 0，中國發明專利申請號200980130829. 0)，這種方法的缺點在于對于時變的響應不正常點是無效的；另一類是直接對樣品成像重建后的圖像進行校準，這種方法比較直觀，它或者直接對圓環進行匹配濾波(中國發明專利申請號2010105對976.0，中國發明專利申請號2010105M976. 0)，或者是將重建圖像轉化到極坐標系內對直線進行濾波(Physics in Medicine and Biology 54 Q009) 3881-3895，中國發明專利專利號ZL 200410069802. 4，中國發明專利專利號:ZL200710031403. 2)，這類方法的缺點比較明顯，即對強度較高的圖像偽影無效，并且會導致圖像細節的丟失。
在投影圖中進行校準主要是使用正弦圖校準，其將投影圖在不同角度下的投影結果放到同一圖像中，由于響應不均勻的點在不同投影角度下有類似的表現，因此在正弦圖中，不正常的點將表現為一條直線，通過對直線的檢測或濾波即可將偽影去除(Physics in Medicine and Biology 55^010)6911-6930)。這種方法的缺點在于對強度較弱的不正常像素點檢測靈敏度有限，并且有時難于將響應不正常點與圖像中原有的信號區分，從而導致錯誤的判斷。發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法及系統，用于高效徹底的消除層析成像中的環狀偽影。
本發明提供了一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法，包括
A、對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算；
B、將負對數運算后的圖像進行疊加；
C、根據計算的旋轉軸在投影圖上的投影位置PRA，計算疊加圖像的對稱性；
D、獲得不正常像素APs的位置；
E、判斷是否仍存在不正常像素，如果有，則執行下一步；如果沒有不正常像素，則完成環狀偽影的消除；
F、判斷該不正常像素是否為新出現的不正常像素，如果為新出現的不正常像素， 則使用插值或低通濾波方法在所有的投影圖像中進行修正；如果為上次迭代中就存在的不正常像素，則按比例從每張投影圖像中進行修正；
G、執行步驟C。
本發明還提供了一種用于消除層析成像中環狀偽影的系統，其特征在于，包括
圖像重建裝置，用于對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算，并將負對數運算后的圖像進行疊加；
全角度投影疊加對稱性檢測裝置，用于根據計算的PRA，計算所述疊加圖像的對稱性；
響應不正常像素點修正裝置，用于獲取不正常像素的位置，并對不正常像素進行修正。
本發明是基于層析成像中全角度投影圖像的疊加對稱性，即通過檢測投影疊加圖像沿旋轉軸投影位置的對稱性確定響應不正常的像素點位置，從而進行各個投影圖像的校準。本發明能準確找出投影圖中響應不正常的像素點位置，在校準時針對響應不正常像素點進行處理，無需對正常像素點進行處理，因此在消除成像偽影的時候能保持成像細節信息，并且不會引入新的誤差。
圖1為本發明實施例提供的一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法流程圖2為本發明實施例提供的獲取不正常像素位置方法的原理圖3為本發明實施例提供的獲取不正常像素點的位置的方法流程圖4為本發明實施例提供的獲取不正常像素直線的位置的方法流程圖5為本發明實施例提供的一種用于消除層析成像中環狀偽影的系統結構圖。
具體實施方式
為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面結合附圖對本發明作進一步的詳細描述。
本發明實施例基于層析成像中全角度投影圖像的疊加對稱性，即通過檢測投影疊加圖像沿旋轉軸投影位置的對稱性確定響應不正常的像素點位置，從而進行各個投影圖像的校準。本發明實施例能準確找出投影圖中響應不正常的像素點位置，在校準時針對響應不正常像素點進行處理，無需對正常像素點進行處理，因此在消除成像偽影的時候能保持成像細節信息，并且不會引入新的誤差。
圖1為本發明實施例提供的一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法流程圖，包括
步驟101、對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算。
權利要求
1.一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，包括A、對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算；B、將負對數運算后的圖像進行疊加；C、根據計算的旋轉軸在投影圖上的投影位置PRA，計算疊加圖像的對稱性；D、獲得不正常像素APs的位置；E、判斷是否仍存在不正常像素，如果有，則執行下一步；如果沒有不正常像素，則完成環狀偽影的消除；F、判斷該不正常像素是否為新出現的不正常像素，如果為新出現的不正常像素，則使用插值或低通濾波方法在所有的投影圖像中進行修正；如果為上次迭代中就存在的不正常像素，則按比例從每張投影圖像中進行修正；G、執行步驟C。
2.根據權利要求1所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算的方法具體包括ρ(χ,γ,θ) = -1η( / ) I0 (Λ兄約其中P(x，y，θ)是在投影角度為θ時的負對數運算結果，I是入射X射線強度，ItlU, 1，Θ)是投影角度為θ的投影圖上各點測量的出射X射線強度。
3.根據權利要求2所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述將負對數運算后的圖像進行疊加的方法具體包括2π將每個角度的P(x，y，θ)進行求和疊加得到SOP (i，j) .SOP(IJ) = YjPiiJ^)θ=0 ο
4.根據權利要求3所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述計算疊加圖像的對稱性的方法具體包括SY(i，j) = S0P(i，j)-S0P(i，n-j+l)i e [l，m]，_/e其中，(i，j)表示SOP中像素點的坐標位置，m和η分別表示SOP的行數和列數，假設η.n + l是偶數并且PRA位于直線=O
5.根據權利要求4所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述獲得不正常像素的位置的方法包括使用奇異性檢測的方法獲得不正常像素點的位置以及通過在疊加圖像中檢測線奇異性的方法獲得不正常像素直線的位置。
6.根據權利要求5所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述獲得不正常像素點的位置的方法具體包括使用二維二進小波變換對SY進行分解；在SY中手動選取一塊區域，該區域沒有任何成像物體且沒有任何可見的APs，閾值th_ WT選定為該區域內第一層小波系數的最大值；對閾值乘一個權重函數，使得越靠近PRA的位置使用的閾值越低thr _WT = (\-χ/210 + 4)X法—^其中，X是像素點與PRA的以像素個數計的2/3頁距離；將第一層小波系數大于thr_WT的位置初步標記為APs，位置標記圖中如果有空洞則對其進行填充；定義參數pa_SY pa_SY(iJ) =SY(iJ)-l-SN(iJ)OSN (i，j)是SY(i，j)的8連通域求和；閾值thr_SY是pa_SY在所述手動選定區域內的最大值，并乘以相同的權重函數thr ^7 = (1--l-^)xth SY-jc/20 + 4 -對標記APs的圖像MA進行鏡像擴展ηnMA(i,j) =MA(iJ)if j<2n 化丨1， ]，·/'^1，"]其中(i，j)表示MA中釋幻 + 1) 1/J>2像素點的坐標位置，m和η分別表示SOP的行數和列數；使用拉普拉斯解LS方法，以ηΜΑ矩陣為模板對SOP進行處理；將修正后的SOP和未修正的SOP相減，變化的絕對值小于—的像素點為是正常占對ηΜΑ中存在的空洞進行填充。
7.根據權利要求5或6所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述獲得不正常像素直線的位置的方法具體包括使用二維的二進小波變換對SOP進行分解；使用基于小波變換和分型的方法檢測SOP中每一點的奇異性，初步設定李氏指數為負且小波系數高于噪聲水平的點為APs，并使用矩陣SAP來標記APs ； 沿著線狀APs的方向對SAP進行疊加LA(i) = ^ SAP(iJ)；=1通過曲線LA使用閾值的方法檢測出線狀APs的位置，該閾值為是LA中位數的5倍。
8.根據權利要求7所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，獲取了不正常像素點和不正常像素直線后還進一步包括針對不正常像素點的位置和不正常像素直線的位置進行或運算，得到最終Ah位置矩陣。
9.根據權利要求8所述的用于消除層析成像中環狀偽影的方法，其特征在于，所述在投影圖像中進行修正的方法中，獲取每張投影圖片的修正因子的方法為PVre α，j) = PVc (i，j)+SY/N其中，PV。(i，j)是投影圖經LS方法修正后的結果，而PVre(i，j)是按比例修正的結果， SY是點(i，j)在對稱性結果(SY(i，j))中進行低通濾波或插值的結果。
10.一種用于消除層析成像中環狀偽影的系統，其特征在于，包括圖像重建裝置，用于對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算，并將負對數運算后的圖像進行疊加；全角度投影疊加對稱性檢測裝置，用于根據計算的PRA，計算所述疊加圖像的對稱性； 響應不正常像素點修正裝置，用于獲取不正常像素的位置，并對不正常像素進行修正。
全文摘要
本發明公開了一種用于消除層析成像中環狀偽影的方法，包括A、對層析成像中360度投影圖像分別進行負對數運算；B、將負對數運算后的圖像進行疊加；C、根據計算的旋轉軸在投影圖上的投影位置PRA，計算疊加圖像的對稱性；D、獲得不正常像素APs的位置；E、判斷是否仍存在不正常像素，如果有，則執行下一步；如果沒有不正常像素，則完成環狀偽影的消除；F、判斷該不正常像素是否為新出現的不正常像素，如果為新出現的不正常像素，則使用插值或低通濾波方法在所有的投影圖像中進行修正；如果為上次迭代中就存在的不正常像素，則按比例從每張投影圖像中進行修正；G、執行步驟C。本發明公開了一種用于消除層析成像中環狀偽影的系統。
文檔編號A61B6/03GK102499705SQ201110293269
公開日2012年6月20日 申請日期2011年9月29日 優先權日2011年9月29日
發明者楊孝全, 駱清銘, 龔輝 申請人:華中科技大學