CN102800073B - 一种锥束ct环形伪影的自动判别与校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种锥束CT环形伪影的自动判别与校正方法，首先进行锥束CT空气扫描，重建出所有空气切片图像，并判定存在环形伪影的空气切片图像层号；然后对被测物体进行锥束CT扫描及重建；根据存在环形伪影的空气切片图像层号，将该层的被测物体切片图像与该层的空气切片图像对应像素灰度相减，完成环形伪影校正。本发明在锥束CT系统一次开机、工作状态不变的情况下，能够一次标记出所有存在环形伪影的切片图像层号，并完成所有被测物体的所有切片图像的环形伪影校正，环形伪影去除效果好，计算效率高，便于实现大量切片图像CT环形伪影校正的自动化。

Description

一种锥束CT环形伪影的自动判别与校正方法

技术领域

本发明属于CT成像技术领域，涉及一种CT环形伪影的处理方法，特别是锥束CT环形伪影的自动判别与校正方法。

背景技术

锥束CT利用锥形束射线源和平板探测器采集被测物体的投影数据，并重建出连续的序列切片图像，具有扫描速度快、切片内和切片间的空间分辨率相同、精度高等特点，在医学病情诊断和工业无损检测等领域已显示出广阔的应用前景。环形伪影是CT中常见的一种伪影，主要由探测器响应不一致引起。环形伪影的存在在很大程度上降低了CT图像质量，给基于CT图像的分割、测量和识别等进一步的处理和分析带来很大困扰。因此，环形伪影的去除是提高CT图像质量的重要一步。

目前，去除CT环形伪影的方法主要有两类，即投影正弦图校正法和CT图像校正法。投影正弦图校正法是依据CT图像的环形伪影在投影正弦图中表现为竖直方向直线的特征，通过对投影正弦图数据进行补偿修正来实现环形伪影校正。CT图像校正法是将直角坐标下的环形伪影变换为极坐标下的直线伪影进行滤波，然后再变换到直角坐标系下，以达到去除环形伪影的目的。

这两类校正方法对环形伪影都有较好的抑制效果，但也都存在一定的不足。CT图像校正法由于采用了两次坐标变换，容易导致图像边缘失真，而投影正弦图校正法避免了坐标变换，校正后的图像具有较高的分辨率和保真度。另外，由于这两类方法都涉及若干参数或阈值的选择，在应用于复杂对象时容易将非伪影的部分误认为伪影。

上述方法大部分都是针对二维CT或一层切片图像进行讨论的，少量针对锥束CT的讨论也没有给出对锥束CT所有切片图像进行校正的描述。由于锥束CT的分辨率越来越高，当面对锥束CT一次扫描获取的数百甚至数千层、分辨率在百万像素以上的切片图像时，环形伪影的校正效果与校正效率就成为评估算法的两个重要方面。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种锥束CT环形伪影的自动判别与校正方法，以达到对大量切片图像进行环形伪影的快速自动判别与校正的目的。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

（1）采用与面向被测物体的正式扫描完全相同的采集模式、扫描参数和校正处理方法，进行锥束CT空气扫描（即无被测物体），并重建出所有空气切片图像；

（2）对每一层空气切片图像，以图像中心（即环形伪影的圆心）为原点，将其变换为极坐标下的空气切片图像，极坐标横轴为半径，纵轴为角度；

（3）对每一层极坐标空气切片图像，将其按列叠加成一行，判断该空气切片图像中是否存在环形伪影：计算该行图像的灰度均值P和灰度标准方差T；若该行图像所有像素灰度均在P±αT的范围内，则认为该空气切片图像中无环形伪影，否则认为该空气切片图像中有环形伪影，α为判定系数，与平板探测器型号及稳定性相关，通常选取为1.1~1.4；记录存在环形伪影的空气切片图像层号；

（4）对被测物体进行锥束CT扫描及重建；

（5）根据存在环形伪影的空气切片图像层号，将该层的被测物体切片图像与该层的空气切片图像对应像素灰度相减，完成环形伪影校正。

本发明的有益效果是：本发明提供的方法在锥束CT系统一次开机、工作状态不变的情况下，用一次空气扫描即可自动标记出所有存在环形伪影的切片图像层号，并可通过简便计算完成所有被测物体的所有切片图像的环形伪影校正，环形伪影去除效果好，计算效率高，便于实现大量切片图像CT环形伪影校正的自动化。

本发明方法中生成的空气切片图像可用于锥束CT系统一次开机、工作状态不变的情况下的所有被测物体环形伪影自动判别与校正。

本发明方法不仅适用于锥束CT，也适用于其它类型CT成像的环形伪影判别与校正。

附图说明

图1为本发明的平板探测器监控与校正流程。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

在一X射线源为YXLON的Y.TU450-D02，平板探测器为Varian的PaxScan2520的锥束CT系统中，先后进行空气扫描和铝质零件扫描，扫描电压220kV，扫描电流2.28mA，应用本发明方法进行环形伪影的自动判别与校正，执行以下步骤：

(1)采用与铝质零件扫描完全相同的采集模式、扫描参数和校正处理方法，进行锥束CT空气扫描（即无被测物体），并重建出所有空气切片图像；

(2)对每一层空气切片图像，以图像中心（即环形伪影的圆心）为原点，将其变换为极坐标下的空气切片图像，极坐标横轴为半径，纵轴为角度；

(3)对每一层极坐标空气切片图像，将其按列叠加成一行，判断该空气切片图像中是否存在环形伪影：计算该行图像的灰度均值P和灰度标准方差T；若该行图像所有像素灰度均在P±1.2T的范围内，则认为该空气切片图像中无环形伪影，否则认为该空气切片图像中有环形伪影；记录存在环形伪影的空气切片图像层号；

(4)对被测物体进行锥束CT扫描及重建；

(5)根据存在环形伪影的空气切片图像层号，将该层的被测物体切片图像与该层的空气切片图像对应像素灰度相减，完成环形伪影校正。

本发明方法中生成的空气切片图像，在锥束CT系统一次开机、工作状态不变的情况下，在2小时内对扫描的24个铝质零件、每个零件1024层切片图像实现了较好的环形伪影校正，并未增加显著的扫描量和计算量，方法适应性好，易于实现自动化。

Claims (1)

1.一种锥束CT环形伪影的自动判别与校正方法，其特征在于包括下述步骤：

（1）采用与面向被测物体的正式扫描完全相同的采集模式、扫描参数和校正处理方法，进行锥束CT空气扫描，并重建出所有空气切片图像；

（2）对每一层空气切片图像，以图像中心为原点，将其变换为极坐标下的空气切片图像，极坐标横轴为半径，纵轴为角度；

（3）对每一层极坐标空气切片图像，将其按列叠加成一行，判断该空气切片图像中是否存在环形伪影：计算该行图像的灰度均值P和灰度标准方差T；若该行图像所有像素灰度均在P±αT的范围内，则认为该空气切片图像中无环形伪影，否则认为该空气切片图像中有环形伪影，α为判定系数，选取为1.1~1.4；记录存在环形伪影的空气切片图像层号；

（4）对被测物体进行锥束CT扫描及重建；

（5）根据存在环形伪影的空气切片图像层号，将该层的被测物体切片图像与该层的空气切片图像对应像素灰度相减，完成环形伪影校正。