[发明专利]一种基于水平集的锥束CT中杯状伪影的校正方法

说明书

本发明公开了一种基于水平集的锥束CT中杯状伪影的校正方法，该方法应用于锥束CT切片图像校正。该方法能够自适应的进行锥束CT的杯状伪影校正，无需人工干预就可以自动完成校正。该方法不需要重复扫描被测物体；不增加锥束CT系统的复杂度；针对重建后的切片图像，能够直接面向用户，不需要对原有锥束CT的原有设备进行任何改动，就可以完成校正工作，该方法能够高效地进行锥束CT的杯状伪影校正，同时还能够提高图像的对比度。

技术领域

本发明涉及一种使用水平集算法的锥束CT切片图像中杯状伪影的校正方法，属于图像处理技术领域。

背景技术

锥束CT具有很好的扫描速度和辐射利用率，能有效的减少X射线管的负载输出，降低扫描成本，也能快速获得高分辨率三维断层图像数据。

目前，影响锥束CT重建图像质量的因素有很多，如：X线散射、噪声、几何误差、能谱、探测单元响应不一致等。但由于锥束平板CT使用大范围的X射线平板探测器，这使得成像质量与传统CT相比较更易受到X射线散射及射束硬化的影响。因散射和射束硬化而形成的伪影、CT数的不准确等严重影响对重建图像的分析与判断。在针对人体的锥束CT重建图像中，这些伪影主要表现为CT值不均匀性伪影，该伪影的大多表现为杯状的伪影。这些伪影对于基于阈值的可视化显示方面和基于阈值的锥束CT图像分割方面影响非常严重。因此，针对锥束CT杯状伪影的校正显得尤为必要。

为了减少杯状伪影(即：CT值不均匀性伪影)的影响，目前，大多数的校正方法主要是考虑因散射造成的杯状伪影，并且现有技术或文献资料的研究主要集中在对投影图像上的散射校正。可以将这些方法分成两类：一类是基于软件，另一类是基于硬件。大多数以软件为基础的方法是基于蒙特卡罗仿真，它是一种对锥束CT散射校正非常有效的方法。但它是特别耗时。近年来，人们已经提出一些改进的蒙特卡洛仿真算法，如：基于GPU的方法等。但是，即使采用快速算法，繁重的计算还是阻碍了其实际的应用。许多基于硬件的校正方法是也不错的，例如：部分射线遮挡、初级调制等。

现有技术的缺点主要包括：

(1)现有技术主要是针对投影图像校正，没有直接针对重建后切片图像的校正。

(2)现有技术大多数集中在因散射而造成的伪影校正的方法中，并且大多需要添加硬件设备，如：专利200710019084和201310039298，这两个专利都需要在昂贵的锥束CT设备上添加硬件设备，增加了操作的复杂性和对设备造成潜在的安全风险。特别是专利200710019084需要两次扫描被测物体，这样无疑增加的被测物的辐射量。

综上所述，在现有技术或文献资料的方法中，蒙特卡洛模拟方法非常耗费时间，初级射线调制方法中校正结果受限于调制板自身的结构，基于部分散射射线测量方法，有些需要增加照射剂量，有些方法对散射分布的估计准确度不高。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于提出了一种基于水平集的锥束CT中杯状伪影的校正方法，该方法应用于锥束CT切片图像校正。该方法能够自适应的进行锥束CT的杯状伪影校正，无需人工干预就可以自动完成校正。该方法不需要重复扫描被测物体；不增加锥束CT系统的复杂度；针对重建后的切片图像，能够直接面向用户，不需要对原有锥束CT的原有设备进行任何改动，就可以完成校正工作，该方法能够高效地进行锥束CT的杯状伪影校正，同时还能够提高图像的对比度。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于水平集的锥束CT中杯状伪影的校正方法，该方法包括如下步骤：

步骤1:获取带有伪影的锥束CT切片数据；

步骤2:根据公式(7)和公式(8)计算全局量函数ε(φ,f_s,p)和水平集约束方程F(φ,p,f_s)；