[发明专利]一种结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法

说明书

本发明提供结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法，属于医学影像的图像处理技术领域。该结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法包括如下步骤：S1：通过对采集的投影数据进行解析重建得到的图像作为初始化图像并进行POCS（凸集投影）得到滤波输入图像；S2：通过对滤波输入图像进行图像梯度稀疏正则化约束得到引导图像；S3：将引导图像和滤波输入图像融合得到引导滤波图像；S4：将引导滤波图像进行迭代重建。本发明中首先分别得到滤波输入图像和引导图像，然后将引导图像和滤波输入图像融合就可以得到引导滤波图像，将引导滤波图像作为初始图像进行迭代重建，在降噪和边缘保持和块状伪影抑制具有显著的效果。

技术领域

本发明属于医学影像的图像处理技术领域，涉及一种结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法。

背景技术

X射线CT扫描已经广泛应用于临床医学影像诊断，但是CT扫描过程中过高的X射线辐射剂量会存在致癌风险。为了降低对使用者的损害,如何最大限度地降低X射线使用剂量已经成为医学CT成像领域研究的关键技术之一。

为了降低X射线辐射剂量，可以通过各种硬件技术及软件技术降低CT扫描中的X射线使用剂量。常见的方法有降低管电流、降低X射线曝光时间以及减少投影数据,其中减少投影数据即稀疏角度CT扫描。

由于稀疏角度CT扫描存在投影数据缺失，为了获得良好的图像需要进行图像重建。针对稀疏角度重建，由于投影数据的缺失，若采用常见的滤波反投影重建方法会导致重建图像质量大幅度降低。Donoho在2006年提出的压缩感知的方法被广泛应用于稀疏信号的精确重构。在该方法的基础上，Sidky和Pan等人提出一种基于全变分最小的凸集投影(TV-POCS)方法，并成功用于稀疏角度CT图像重建。2008年Pan等人又提出了基于全变分最小的自适应最速下降方法(Adaptive steepest-descent POCS，ASD-POCS)用于稀疏角度CT图像重建。

通常临床上会对目标进行多次扫描时，先前扫描的CT图像可以作为先验信息来引导稀疏角度CT图像重建，例如Chen等人提出的一种稀疏角度CT图像重建方法(PICCS)，通过引入先前扫描的CT图像作为先验信息，可以大幅度提高重建图像质量。

PICCS方法假设先前扫描的CT图像和当前重建的CT图像在成像器官的位置上一致。若成像位置不一致时，PICCS方法将会在最终重建的图像中引入运动伪影。而通常在临床上，成像器官的位置会随着病人的自主和不自主的运动而不断地变化，同时血管或组织密度也可能因为造影剂的注射不断变化。PICCS方法通过构建的目标函数直接将先前扫描的CT图像不加处理地直接当前图像的重建中，使得成像位置不一致的地方存在明显的伪影，且若只通过简单的配准方法消除伪影，成像结果不能精确反映成像器官的特征，不利于临床上做出准确判断。

发明内容

本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供一种结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法，本发明所要解决的技术问题是：如何通过稀疏角度采样重建出高精度CT图像。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：

一种结合稀疏诱导动态引导滤波的高精度稀疏角度CT重建方法，包括如下步骤：

S1：通过利用滤波反投影方法对采集的投影数据进行解析重建得到的图像作为初始化图像并进行POCS（凸集投影）得到滤波输入图像；

S2：通过对所述滤波输入图像进行图像梯度稀疏正则化约束得到引导图像；

S3：将所述引导图像和所述滤波输入图像融合得到引导滤波图像；

S4：将所述引导滤波图像作为初始化图像进行迭代重建。

优选的，步骤S1之前包括：将X射线进行扫描得到投影数据；采集所述投影数据。

优选的，步骤S1中具体包括：