[发明专利]单能谱CT图像的多材料分解方法

摘要

本发明公开了一种单能谱CT图像的多材料分解方法，包括：(1)获取单能谱CT图像；(2)针对CT图像，根据CT图像域多材料分解理论，构建包括数据保真项和三项惩罚项的分解目标函数，数据保真项保证测量值和真实值的误差尽可能小，三项惩罚项中，第一项使用全变分项保证CT材料图像的分段常数特性，第二项使用0范数项保证CT图像中材料的稀疏性，第三项使用特征函数项保证多材料分解结果满足体积分数在0到1之间且所有材料体积分数加和为1的约束；(3)采用基于双材料假设的矩阵求逆方法求取目标函数的初始值并采用交替方向乘子法对目标函数进行求解，实现了在单能普通CT下多种材料的精确分解，分解精度和双能CT相当。

主权项

1.一种单能谱CT图像的多材料分解方法，包括以下步骤：获取单能谱CT图像；针对单能谱CT图像，根据CT图像域多材料分解理论，构建单能谱CT图像的分解目标函数：其中，为数据保真项，其作用为迫使体积分数的线性组合逼近真实CT图像为总合成矩阵，代表克罗内克积，N_p为CT图像中像素总个数；为大小为N_p×N_p的单位矩阵.是由基材料线衰组成的合成矩阵，是向量化的CT图像，p代表CT图像中的第p个像素点，是向量化的T₀种基材料体积分数图像，数据保真项代表L₂范数算子的平方；为惩罚项，为分解图像的全变分，系数δ用来平衡分解图像的噪声和分辨率；为惩罚项，为分解图像的L₀范数算子，系数σ用来调节分解图中材料稀疏性权重，σ越大表示像素中材料种类越少；为惩罚项，是一个特征函数，用来满足体积分数相加为1以及体积分数大于0的约束；采用基于双材料假设的矩阵求逆方法求取目标函数的初始值，并采用交替方向乘子法对分解目标函数进行求解，即实现了对单能谱CT图像的多材料分解。