CN104939859A - 一种ct图像校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种CT图像校正方法，该方法一方面利用临近像素差值法对坏点进行修正，同时建立了图像拖尾衰减模型。本方法仅在正式扫描前通过简便的图像拖尾建模扫描即可获取射线成像系统当前扫描参数下探测器的图像拖尾衰减模型，非常便于在实际射线成像系统中实施，而且该模型具有一定的可重复利用性。利用临近像素插值法校正后，可获得稳定、完整地反映入射射线信息的数字图像，可用于图像存储及表达。本发明以巧妙的技术构思实现了突出的技术效果，同时算法简单，易于实现，具有突出的推广前景。

Description

一种CT图像校正方法

技术领域

本发明涉及医学学技术领域，具体涉及一种CT图像校正方法。

背景技术

近年来，计算机断层成像(ComputeU Tomography，CT)在医学诊断与工业无损检测等领域得到加速发展，成为某些关键零部件不可或缺的检测手段。CT成像系统中的成像部件是探测器，一般分为线阵探测器和面阵探测器两种，其中面阵探测器一般包括平板探测器和图像增强器两类。不管是哪种探测器，只要其基本原理是将射线转换成可见光，再将可见光转换为电信号，则都会在不同程度上存在图像拖尾现象。图像拖尾的直观表现就是当射线照射探测器一定时间然后停止照射，探测器的输出值并不会立刻归零，而是呈现一种逐渐减小的过程。图像拖尾的存在会降低CT的成像质量，主要表现为造成图像伪影并损失成像精度。

不同类型的探测器往往具有不同的制造工艺和成像模式，其图像拖尾的表现通常也存在显著差异。在医学上，对基于平板探测器的放射治疗和CT高速(实时)成像系统中图像拖尾的测量方法与特性表现研究较多，总体上平板探测器输出图像的速度越快，图像拖尾对成像质量的影响越大。在图像拖尾的描述和校正方面，多指数建模和递归校正的方法可以有效减少图像拖尾造成的伪影，但计算量较大，在实际中会影响检测效率，另外由于此方法需要提前获取探测器材料各种衰减成分的时间常数，这需要大量先验实验进行测定，而且普通用户难以得到准确的探测器材料组成成分及其配比，造成在一般成像中难以实施。另外，调整探测器的输出模式和数据记录方式也可以达到一定的图像拖尾抑制效果，但会增加额外的机时消耗，而且具体实施方法的通用性也较差。

发明内容

本发明旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种CT图像校正方法，以解决现有技术中CT成像时出现图像拖尾的技术问题。

本发明解决的另一技术问题是提升CT成像的清晰度。

本发明解决的再一技术问题是在提升图像质量的同时不会显著增大运算量。

为实现以上技术目的，本发明采用以下技术方案：

一种CT图像校正方法，包括以下步骤

1)选定射线源电压及电流、探测器工作模式及采集速度；

2)标定图像坏点；

3)对步骤2)标定的坏点用临近像素插值法进行校正；

4)获取当前扫描参数下图像拖尾衰减模型；

5)扫描以获取检测对象的一组投影图像W，设探测器的最低有效灰度为Umin，最高有效灰度为Umax，计算每个Ui对下一幅投影图像的图像拖尾值Hi，存储灰度图像拖尾对应表；对于W中当前需校正的投影图像的像素P，设其灰度值为U_P，根据其前一幅投影图像对应像素的灰度值U_P′在灰度-图像拖尾对应表中查找得到相应的图像拖尾值H_P，则P经图像拖尾校正后的灰度值＝U_P-H_P；

所述灰度图像拖尾对应表的建立方法为：h(t)＝Ui，得到灰度为Ui的时刻t(Ui)，然后根据Hi＝h(t(Ui)+1)计算图像拖尾值

优选的，步骤2)包括以下步骤：

在X射线20～30mSv剂量下采集以检出对X射线不响应的坏点，然后分别在该剂量3倍、40倍及60倍剂量下曝光采集以检出响应不线性的坏点，得到坏点分布图，根据所述坏点分布图，利用插值算法进行修正。

优选的，步骤4)包括以下步骤：

探测器连续采集图像的总时间为(T1+T2)秒，其中射线源开启时长T1秒，关闭时长T2秒，T2秒内得到一组射线源关闭后的图像M；若射线源为脉冲式则T1为脉冲照射时长，若射线源为连续式则T1为可使探测器稳定输出的时长，T2须使M中的最后一幅图像灰度值达到本底值；

设M1为M中第1幅图像，查找M1的灰度最大值像素，以其邻域像素的灰度均值为该时刻的图像拖尾值，并计算出M中其余图像的相同位置像素灰度均值为其对应时刻的图像拖尾值，构成图像拖尾衰减数组；

采用拟合图像拖尾衰减数组，得到图像拖尾衰减模型h(t)，其中N为指数函数的个数，指数函数的个数由拟合效果确定，n表示第几个指数函数，an、bn为拟合参数，t为图像拖尾衰减数组中的图像序号。

本发明提供的方法无需知道探测器材料各种衰减成分的时间常数，仅在正式扫描前通过简便的图像拖尾建模扫描即可获取射线成像系统当前扫描参数下探测器的图像拖尾衰减模型，非常便于在实际射线成像系统中实施，而且该模型具有一定的可重复利用性。另外，基于灰度-图像拖尾对应表的图像拖尾校正大大减少了计算量，不会对正常检测的效率产生明显影响。

此外，利用临近像素插值法校正后，可获得稳定、完整地反映入射射线信息的数字图像，可用于图像存储及表达。获得洁净图像的过程通常称为图像的预处理。综上所述，通过图像预处理可以校正直接数字成像系统固有的系统性缺陷从而达到改善成像效果的目的。本发明以巧妙的技术构思实现了突出的技术效果，同时算法简单，易于实现，具有突出的推广前景。

具体实施方式

以下将对本发明的具体实施方式进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。

实施例1

一种CT图像校正方法，包括以下步骤

1)选定射线源电压及电流、探测器工作模式及采集速度；

2)标定图像坏点；

3)对步骤2)标定的坏点用临近像素插值法进行校正；

4)获取当前扫描参数下图像拖尾衰减模型；

5)扫描以获取检测对象的一组投影图像W，设探测器的最低有效灰度为Umin，最高有效灰度为Umax，计算每个Ui对下一幅投影图像的图像拖尾值Hi，存储灰度图像拖尾对应表；对于W中当前需校正的投影图像的像素P，设其灰度值为U_P，根据其前一幅投影图像对应像素的灰度值U_P′在灰度-图像拖尾对应表中查找得到相应的图像拖尾值H_P，则P经图像拖尾校正后的灰度值＝U_P-H_P；

所述灰度图像拖尾对应表的建立方法为：h(t)＝Ui，得到灰度为Ui的时刻t(Ui)，然后根据Hi＝h(t(Ui)+1)计算图像拖尾值

在以上技术方案的基础上，满足以下条件：

步骤2)包括以下步骤：

在X射线20～30mSv剂量下采集以检出对X射线不响应的坏点，然后分别在该剂量3倍、40倍及60倍剂量下曝光采集以检出响应不线性的坏点，得到坏点分布图，根据所述坏点分布图，利用插值算法进行修正。

步骤4)包括以下步骤：

探测器连续采集图像的总时间为(T1+T2)秒，其中射线源开启时长T1秒，关闭时长T2秒，T2秒内得到一组射线源关闭后的图像M；若射线源为脉冲式则T1为脉冲照射时长，若射线源为连续式则T1为可使探测器稳定输出的时长，T2须使M中的最后一幅图像灰度值达到本底值；

设M1为M中第1幅图像，查找M1的灰度最大值像素，以其邻域像素的灰度均值为该时刻的图像拖尾值，并计算出M中其余图像的相同位置像素灰度均值为其对应时刻的图像拖尾值，构成图像拖尾衰减数组；

采用拟合图像拖尾衰减数组，得到图像拖尾衰减模型h(t)，其中N为指数函数的个数，指数函数的个数由拟合效果确定，n表示第几个指数函数，an、bn为拟合参数，t为图像拖尾衰减数组中的图像序号。

实施例2

一种CT图像校正方法，包括以下步骤

1)选定射线源电压及电流、探测器工作模式及采集速度；

2)标定图像坏点；

3)对步骤2)标定的坏点用临近像素插值法进行校正；

4)探测器连续采集图像的总时间为(T1+T2)秒，其中射线源开启时长T1秒，关闭时长T2秒，T2秒内得到一组射线源关闭后的图像M；若射线源为脉冲式则T1为脉冲照射时长，若射线源为连续式则T1为可使探测器稳定输出的时长，T2须使M中的最后一幅图像灰度值达到本底值；

设M1为M中第1幅图像，查找M1的灰度最大值像素，以其邻域像素的灰度均值为该时刻的图像拖尾值，并计算出M中其余图像的相同位置像素灰度均值为其对应时刻的图像拖尾值，构成图像拖尾衰减数组；

采用拟合图像拖尾衰减数组，得到图像拖尾衰减模型h(t)，其中N为指数函数的个数，指数函数的个数由拟合效果确定，n表示第几个指数函数，an、bn为拟合参数，t为图像拖尾衰减数组中的图像序号。

5)扫描以获取检测对象的一组投影图像W，设探测器的最低有效灰度为Umin，最高有效灰度为Umax，计算每个Ui对下一幅投影图像的图像拖尾值Hi，存储灰度图像拖尾对应表；对于W中当前需校正的投影图像的像素P，设其灰度值为U_P，根据其前一幅投影图像对应像素的灰度值U_P′在灰度-图像拖尾对应表中查找得到相应的图像拖尾值H_P，则P经图像拖尾校正后的灰度值＝U_P-H_P；

所述灰度图像拖尾对应表的建立方法为：h(t)＝Ui，得到灰度为Ui的时刻t(Ui)，然后根据Hi＝h(t(Ui)+1)计算图像拖尾值。

实施例3

一种CT图像校正方法，其特征在于包括以下步骤

1)选定射线源电压及电流、探测器工作模式及采集速度；

2)标定图像坏点；

3)对步骤2)标定的坏点用临近像素插值法进行校正；

4)获取当前扫描参数下图像拖尾衰减模型；

5)扫描以获取检测对象的一组投影图像W，设探测器的最低有效灰度为Umin，最高有效灰度为Umax，计算每个Ui对下一幅投影图像的图像拖尾值Hi，存储灰度图像拖尾对应表；对于W中当前需校正的投影图像的像素P，设其灰度值为U_P，根据其前一幅投影图像对应像素的灰度值U_P′在灰度-图像拖尾对应表中查找得到相应的图像拖尾值H_P，则P经图像拖尾校正后的灰度值＝U_P-H_P；

所述灰度图像拖尾对应表的建立方法为：h(t)＝Ui，得到灰度为Ui的时刻t(Ui)，然后根据Hi＝h(t(Ui)+1)计算图像拖尾值。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明。凡在本发明的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种CT图像校正方法，其特征在于包括以下步骤

1)选定射线源电压及电流、探测器工作模式及采集速度；

2)标定图像坏点；

3)对步骤2)标定的坏点用临近像素插值法进行校正；

4)获取当前扫描参数下图像拖尾衰减模型；

5)扫描以获取检测对象的一组投影图像W，设探测器的最低有效灰度为Umin，最高有效灰度为Umax，计算每个Ui对下一幅投影图像的图像拖尾值Hi，存储灰度图像拖尾对应表；对于W中当前需校正的投影图像的像素P，设其灰度值为U_P，根据其前一幅投影图像对应像素的灰度值U_P′在灰度-图像拖尾对应表中查找得到相应的图像拖尾值H_P，则P经图像拖尾校正后的灰度值＝U_P-H_P；

所述灰度图像拖尾对应表的建立方法为：h(t)＝Ui，得到灰度为Ui的时刻t(Ui)，然后根据Hi＝h(t(Ui)+1)计算图像拖尾值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤2)包括以下步骤：

在X射线20～30mSv剂量下采集以检出对X射线不响应的坏点，然后分别在该剂量3倍、40倍及60倍剂量下曝光采集以检出响应不线性的坏点，得到坏点分布图，根据所述坏点分布图，利用插值算法进行修正。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤4)包括以下步骤：

探测器连续采集图像的总时间为(T1+T2)秒，其中射线源开启时长T1秒，关闭时长T2秒，T2秒内得到一组射线源关闭后的图像M；

设M1为M中第1幅图像，查找M1的灰度最大值像素，以其邻域像素的灰度均值为该时刻的图像拖尾值，并计算出M中其余图像的相同位置像素灰度均值为其对应时刻的图像拖尾值，构成图像拖尾衰减数组；

采用拟合图像拖尾衰减数组，得到图像拖尾衰减模型h(t)。