[发明专利]一种MVCT图像的增强方法及系统

说明书

本发明公开了一种MVCT图像的增强方法及系统。所述增强方法采用块匹配算法从MVCT图像中提取多个三维图像块，然后，求解所述三维图像块利用区别性字典表示的稀疏系数矩阵，并将噪声伪影特征块对应的稀疏系数矩阵中的系数归零，得到组织结构稀疏系数矩阵；并利用所述组织结构稀疏系数矩阵和区别性字典表示所述三维图像块，并进行字典处理，得到字典处理后的三维图像块，最后对所述字典处理后的三维图像块进行三维去噪处理，并将去噪后的三维图像块还原成二维图像，得到增强后的MVCT图像。本发明将区别性特征表示和三维块匹配中的块匹配算法的结合，去除了MVCT图像的噪声，并进一步的进行三维去噪，提高了MVCT图像的软组织对比度。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，特别涉及一种MVCT图像的增强方法及系统。

背景技术

螺旋断层放疗TomoTherapy是一种具有影像引导功能的肿瘤放射治疗医用直线加速器。为了提高放疗的准确性，在为患者实施放疗前，TomoTherapy可以将6MV的放射治疗射线能量调整为3.5兆伏，由此对患者肿瘤部位进行CT扫描，获得兆伏级X射线CT(Megavoltage CT，MVCT)图像。兆伏级CT(MVCT)图像在肿瘤放射治疗过程中一方面可以用来校正患者体位，保证了整个治疗过程中射线施照的准确性；另一方面物理师或医生可以通过MVCT影像观察患者肿瘤位置、大小，在肿瘤或周围器官变化较大的情况下及时调整放疗计划，为患者提供个体化的自适应放射治疗。此外，MVCT图像能够较好地反映物理密度与电子密度的线性关系，因此还可以用来进行剂量计算以评估患者实际受照射剂量。在MVCT成像过程中，射线穿过人体时，由于康普顿效应，对原子序数依赖减少，大量的射线穿过人体，即使在探测器上发生散射，得到的影像也具有较好的均匀性和空间分辨率，但是由于软组织对比度和密度分辨率较差，掺杂噪声，给影像引导放疗或自适应放疗带来困难。

发明内容

本发明的目的是提供一种MVCT图像的增强方法及系统，以降低MVCT图像中的噪声，增强软组织对比度和密度分辨率。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供了一种MVCT图像的增强方法，所述增强方法包括如下步骤：

构建区别性字典，所述区别性字典包括组织结构特征块和噪声伪影特征块；

采用块匹配算法从MVCT图像中提取多个三维图像块；

求解所述三维图像块利用所述区别性字典表示的稀疏系数矩阵；

将所述噪声伪影特征块对应的所述稀疏系数矩阵中的系数归零，得到组织结构稀疏系数矩阵；

利用所述组织结构稀疏系数矩阵和所述区别性字典表示所述三维图像块，并进行字典处理，得到字典处理后的三维图像块；

对所述字典处理后的三维图像块进行三维去噪处理，得到去噪后的三维图像块；

将所述去噪后的三维图像块还原成二维图像，得到增强后的MVCT图像。

可选的，所述构建区别性字典，具体包括：

获得MVCT图像的体数据和HQCT(High quality CT，高质量CT图像)图像的体数据；

从所述HQCT图像的体数据中提取组织结构特征块；

根据所述MVCT图像的体数据和所述HQCT图像的体数据，获得差异体数据；

从所述差异体数据中提取噪声伪影特征块；

将所述组织结构特征块和噪声伪影特征块组合成区别性字典。

可选的，所述从所述差异体数据中提取噪声伪影特征块，之后还包括：

过滤掉所述噪声伪影特征块中的组织结构信息，得到过滤后的噪声伪影特征块；