CN103971387A - Ct图像重建方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种CT图像重建的方法，包括如下步骤：根据CT扫描获得原始数据；对原始数据进行校正获得校正数据；对校正数据进行除噪处理获得除噪数据；对除噪数据进行重排获得重排数据；对重排数据进行卷积获得卷积数据；对卷积数据进行反投影处理获得全扫描视野图像与临床选择视野图像；根据全扫描视野图像获得误差图像；根据临床选择视野图像与误差图像获得CT图像。本发明的方法通过全扫描视野图像获得误差图像，并根据临床选择视野图像与误差图像获得CT图像，可以保证重建的CT图像的分辨率，并且可以大大减少重建过程中的计算量，提高图像重建的速度。

Description

CT图像重建方法

【技术领域】

本发明涉及医学影像处理的技术领域，尤其涉及一种CT图像重建的方法。

【技术背景】

在对被扫描对像进行CT扫描的时候会有因被扫描对象携带有金属物品而导致根据CT扫描获得的数据进行重建的图像在与含有金属物品的扫描部位对应的区域产生条状、带状的伪影(即金属伪影)，进而影响医生对被扫描对象的疾病的诊断，甚至出现误诊。

现有的一种CT图像重建中去除金属伪影的步骤如下：根据CT扫描获得原始生数据；根据原始生数据进行全扫描视野图像重建获得全扫描视野图像；对全扫描视野图像进行正投影获得原始正投影数据；对全扫描视野图像进行分割获得含有金属区域的图像；对含有金属区域的图像进行正投影获得金属投影数据并根据金属投影数据确定金属投影区域；对金属投影数据进行线性插值处理获得修正的金属投影数据；根据修正的金属投影数据进行图像重建获得修正图像；对修正图像进行图像建模获得模型图像；对模型图像进行正投影处理获得模型投影数据；在金属投影区域内用模型投影数据对原始正投影数据进行修正获得修正后的投影数据；根据修正后的投影数据进行图像重建获得CT图像。

该CT图像重建中去除金属伪影的方法是一种纯图像后处理的方法，只在图像域进行去除金属伪影处理，虽然比较容易实现去除金属伪影的目的，但由于该方法重建的图像是在金属投影区域内用模型投影数据对原始正投影进行修正后再进行图像重建获得的，因对原始正投影数据进行滤波反投影处理获得的全扫描视野的图像的分辨率远不如根据原始生数据重建的全扫描视野的图像的分辨率，造成了重建CT图像分辨率的损失，进而降低了最终重建的CT图像的图像质量。

目前还有一种前处理的CT图像重建去除金属伪影的方法，该方法的步骤与上述CT图像重建中去除金属伪影的步骤大致相同，区别之处在于：该前处理的方法是在金属投影区域内用与原始生数据对应的模型投影数据对原始生数据进行修正后再进行图像重建的，而不是在金属投影区域内采用模型投影数据对原始正投影数据进行修正后再进行图像重建的。该前处理的CT图像重建去除金属伪影的方法因在金属投影区域内采用与全扫描视野图像相同几何的模型图像进行正投影获得的模型投影数据对原始生数据进行修正的，虽然可以保证不损失重建的CT图像的分辨率，保证重建的CT图像的图像质量，但要获得与全扫描视野图像相同几何的含有金属区域的图像、与全扫描视野图像相同几何的模型图像的精度要求比较高，实现起来比较困难，并且该方法需要在投影域和数据域之间来回切换，也会大大降低CT图像重建的速度。另外，该方法如果用在CT螺旋扫描时也会因为边缘图像很难获得准确的正投影数据；如果用在3D正投影时也需要获得较多的图像才能进行正投影。

因此，确有必要提供一种CT图像重建方法，用于克服现有技术存在的缺陷。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种CT图像重建的方法，可以在保证重建图像的图像质量的基础上，提高图像重建的速度，并可以比较容易地去除图像中的金属伪影。

为达到上述目的，本发明是通过如下技术方案实现的：一种CT图像重建的方法，包括如下步骤：根据CT扫描获得原始数据；对原始数据进行校正获得校正数据；对校正数据进行除噪处理获得除噪数据；对除噪数据进行重排获得重排数据；对重排数据进行卷积获得卷积数据；对卷积数据进行反投影处理获得全扫描视野图像与临床选择视野图像；根据全扫描视野图像获得误差图像；根据临床选择视野图像与误差图像获得CT图像。

优选地，所述CT图像是通过从临床选择视野图像中去除误差图像的方式获得的。

优选地，获得所述误差图像的过程包括如下步骤：对全扫描视野图像进行正投影获得原始投影数据；对全扫描视野图像进行分割获得金属图像；对金属图像进行正投影获得金属投影数据，并根据金属投影数据确定金属投影区域；根据原始投影数据与金属投影数据获得非金属投影数据；对非金属投影数据中与金属投影区域对应的位置进行修正获得首次修正的投影数据；使用全扫描视野对首次修正的投影数据进行重建获得修正图像；根据修正图像进行图像建模获得模型图像；对模型图像进行正投影获得模型投影数据；使用模型投影数据对原始投影数据进行修正获得二次修正的投影数据；根据非金属投影数据与二次修正的投影数据获得误差投影数据；使用临床选择视野和临床重建中心对误差投影数据进行重建获得误差图像。

优选地，所述非金属投影数据是通过从所述原始投影数据中去除金属投影数据的方法获得的。

优选地，所述误差投影数据是通过从所述二次修正的投影数据中去除所述非金属投影数据的方法获得的。

优选地，还包括步骤：在获得金属图像时对金属图像之外的区域进行置零处理。

优选地，所述除噪数据是通过对所述校正数据进行非线性滤波除噪处理获得的。

优选地，所述除噪数据是通过对校正数据进行基于全变分的图像域去噪处理获得的。

优选地，所述除噪数据n(γ，ξ)是满足公式 $\min \mathrm{imize}\{\∫|\▿n|+\mathrm{\β}*{\left({\mathrm{\δ}}_n(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ})\right)}^x*{\∫(n(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ})-n_0(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ}))}^2\mathrm{dx}\}$ 时所对应的除噪数据n(γ，ξ)，其中，γ是探测器的通道数，ξ是探测器的排数，是全变分，n₀(γ，ξ)代表校正数据，(δ_n(γ，ξ))^x代表对校正数据n₀(γ，ξ)的噪声估计，β是结合噪声估计用来控制去噪力量的参数，x为2或2.5或3。

优选地，所述除噪数据是通过对所述校正数据进行线性滤波除噪处理获得的。

本发明的CT图像重建的方法通过全扫描视野图像获得误差图像，并从临床选择视野图像中去除误差图像获得CT图像，可以保证重建的CT图像的分辨率，并且能大大减少计算量，提高图像重建的速度。

【附图说明】

图1为本发明CT图像重建的方法的流程示意图。

图2为本发明CT图像重建方法中获得误差图像的流程示意图。

图3示出采用本发明的方法去除金属伪影获得的CT图像与未进行金属伪影去除处理重建的CT图像的对比图。

【具体实施方式】

以下结合附图和具体实施例对本发明的CT图像重建方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

本发明提供一种CT图像重建方法通过全扫描视野图像获得误差图像，并从临床选择视野图像中去除误差图像获得CT图像，可以保证重建的CT图像的分辨率，并且能大大减少计算量，提高图像重建的速度。

图1为本发明CT图像重建方法的流程示意图。该CT图像重建方法包括以下步骤：

S11、根据CT扫描获得原始数据；

S12、对原始数据进行校正获得校正数据，所述校正数据是由原始数据依次进行空气校正、焦点校正、非线性校正及CT值校正获得的；

S13、对校正数据进行除噪处理获得除噪数据，所述除噪数据是通过对校正数据进行非线性滤波除噪处理获得的，具体地，除噪数据是通过对校正数据进行基于全变分的图像域去噪处理获得的；

S14、对除噪数据进行重排获得重排数据，所述重排数据是通过对除噪数据依次进行角向重排、径向重排获得的；

S15、对重排数据进行卷积获得卷积数据；

S16、对卷积数据进行反投影处理获得全扫描视野图像与临床选择视野图像；

S17、根据全扫描视野图像获得误差图像；

S18、根据临床选择视野图像与误差图像获得CT图像，所述CT图像是通过从临床选择视野图像中去除误差图像的方式获得的。

具体地，步骤S13中的除噪数据n(γ，ξ)是满足公式 时所对应的除噪数据nγ，ξ，其中，γ是探测器的通道数，ξ是探测器的排数，是全变分，n₀(γ，ξ)为校正数据，(δ_n(γ，ξ))^x为对校正数据n₀(γ，ξ)的噪声估计，β是结合噪声估计用来控制去噪力量的参数，x优选参数为2或2.5或3。

所述除噪数据还可以通过对校正数据进行线性滤波除噪处理获得。

图2为图1的步骤S17获得误差图像的流程示意图。该获得误差图像的过程包括如下步骤：

S20、对全扫描视野图像进行正投影获得原始投影数据；

S21、对全扫描视野图像进行分割获得金属图像并对金属图像之外的区域进行置零处理；

S22、对金属图像进行正投影获得金属投影数据，并根据金属投影数据确定金属投影区域；

S23、根据原始投影数据与金属投影数据获得非金属投影数据，所述非金属投影数据是通过从所述原始投影数据中去除金属投影数据的方法获得的；

S24、对非金属投影数据中与金属投影区域对应的位置进行修正获得首次修正的投影数据；

S25、使用全扫描视野对首次修正的投影数据进行重建获得修正图像；

S26、根据修正图像进行图像建模获得模型图像；

S27、对模型图像进行正投影获得模型投影数据；

S28、使用模型投影数据对原始投影数据进行修正获得二次修正的投影数据；

S29、根据非金属投影数据与二次修正的投影数据获得误差投影数据，所述误差投影数据是通过从所述二次修正的投影数据中去除所述非金属投影数据的方法获得的；

S30、使用临床选择视野和临床重建中心对误差投影数据进行重建获得误差图像。

图3示出采用本发明的方法重建的CT图像与未采用本发明的方法重建的CT图像的对比图。本实施例中，最大扫描视野即全扫描视野为500mm，临床选择的视野为350mm，探测器的排数为16，探测器的通道数为816。图3a为未进行金属伪影去除处理重建的CT图像。图3b为采用本发明的方法重建的CT图像。从图3a与图3b图中可以很明显的看出，图3b中采用本发明的方法重建的CT图像具有较高的图像分辨率，并且不具有条状、带状的伪影(即金属伪影)。

综上，以上仅为本发明的较佳实施例而已，不应以此限制本发明的范围，即凡是依本发明的权利要求书及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，均应仍属本发明专利涵盖的范围内。

Claims (10)

1.一种CT图像重建的方法，其特征在于，包括如下步骤：

根据CT扫描获得原始数据；

对原始数据进行校正获得校正数据；

对校正数据进行除噪处理获得除噪数据；

对除噪数据进行重排获得重排数据；

对重排数据进行卷积获得卷积数据；

对卷积数据进行反投影处理获得全扫描视野图像与临床选择视野图像；

根据全扫描视野图像获得误差图像；

根据临床选择视野图像与误差图像获得CT图像。

2.如权利要求1所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述CT图像是通过从临床选择视野图像中去除误差图像的方式获得的。

3.如权利要求2所述的CT图像重建的方法，其特征在于：获得所述误差图像的过程包括如下步骤：

对全扫描视野图像进行正投影获得原始投影数据；

对全扫描视野图像进行分割获得金属图像；

对金属图像进行正投影获得金属投影数据，并根据金属投影数据确定金属投影区域；

根据原始投影数据与金属投影数据获得非金属投影数据；

对非金属投影数据中与金属投影区域对应的位置进行修正获得首次修正的投影数据；

使用全扫描视野对首次修正的投影数据进行重建获得修正图像；

根据修正图像进行图像建模获得模型图像；

对模型图像进行正投影获得模型投影数据；

使用模型投影数据对原始投影数据进行修正获得二次修正的投影数据；

根据非金属投影数据与二次修正的投影数据获得误差投影数据；

使用临床选择视野和临床重建中心对误差投影数据进行重建获得误差图像。

4.如权利要求3所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述非金属投影数据是通过从所述原始投影数据中去除金属投影数据的方法获得的。

5.如权利要求4所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述误差投影数据是通过从所述二次修正的投影数据中去除所述非金属投影数据的方法获得的。

6.如权利要求3至5中任意一项所述的CT图像重建的方法，还包括步骤：在获得金属图像时对金属图像之外的区域进行置零处理。

7.如权利要求6所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述除噪数据是通过对所述校正数据进行非线性滤波除噪处理获得的。

8.如权利要求7所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述除噪数据是通过对校正数据进行基于全变分的图像域去噪处理获得的。

9.如权利要求8所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述除噪数据n(γ，ξ)是满足公式 $\min \mathrm{imize}\{\∫|\▿n|+\mathrm{\β}*{\left({\mathrm{\δ}}_n(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ})\right)}^x*{\∫(n(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ})-n_0(\mathrm{\γ},\mathrm{\ξ}))}^2\mathrm{dx}\}$ 时对应的除噪数据n(γ，ξ)，其中，γ是探测器的通道数，ξ是探测器的排数，是全变分，n₀(γ，ξ)代表校正数据，(δ_n(γ，ξ))^x代表对校正数据n₀(γ，ξ)的噪声估计，β是结合噪声估计用来控制去噪力量的参数，x为2或2.5或3。

10.如权利要求6所述的CT图像重建的方法，其特征在于：所述除噪数据是通过对所述校正数据进行线性滤波除噪处理获得的。