CN106651753A - 提高ct图像显示效果的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种提高CT图像显示效果的方法及装置，该方法包括：对被检测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据；根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker；当F_ker<F_img时，将所述卷积核作为重建卷积核；当F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取所述卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核；根据CT投影数据和重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。本申请能够避免重建的CT图像中出现混叠伪影，提高CT图像的显示效果。

Description

提高CT图像显示效果的方法及装置

技术领域

本申请涉及医学影像处理技术领域，尤其涉及一种提高CT图像显示效果的方法及装置。

背景技术

CT(Computed Tomography，即电子计算机断层扫描)图像可由CT机采集到的投影数据与预先设定的卷积核反投影计算获得，使用不同的卷积核会得到不同的建像效果(例如突出显示骨组织、软组织等)，以满足不同的临床需求。然而，CT图像显示效果的好坏，与CT图像矩阵所支持的截止频率F_img和图像重建所使用的卷积核截止频率F_ker有关。

通常，CT机的采样频率F_s是固定的，即CT机中检测器的采样频率的大小一般是固定的，假设某次扫描数据的最高频率为F_c，根据采样定理，只有当F_s≥2F_c时，重建出的CT图像才会无混叠。而某次扫描数据的最高频率F_c与CT图像矩阵所支持的截止频率F_img和图像重建所使用的卷积核截止频率F_ker有关，当最高频率F_c不满足采样定理时，重建图像中会有混叠伪影。

目前，在利用卷积核和投影数据重建CT图像时，不会对卷积核的截止频率F_ker进行调整，当卷积核的截止频率F_ker过大时，会造成CT图像的混叠伪影，重建的CT图像质量较差，可能导致病灶的误判断。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种提高CT图像显示效果的方法及装置，以解决目前利用反投影算法重建的CT图像存在混叠伪影的问题。

具体地，本申请是通过如下技术方案实现的：

一种提高CT图像显示效果的方法，包括：

对被检测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据；

根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；

读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker，所述卷积核包括一一对应的卷积核数据幅值和频率；

当F_ker<F_img时，将所述卷积核作为重建卷积核；

当F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取所述卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核，其中，k*F_img<F_ker；

根据所述被测体的CT投影数据和所述重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小包括：

利用F_img和预设的窗函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述窗函数是矩形窗或sin窗。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述Size_img为所述CT图像矩阵的行数或列数，所述建像视野为所述CT图像建像视野的直径大小。

根据本申请的一种提高CT图像显示效果的方法，本申请还提供一种提高CT图像显示效果的装置。

一种提高CT图像显示效果的装置，包括：

数据获取模块，根据对被测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据；

图像频率计算模块，根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；

曲线预设模块，读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker，所述卷积核包括一一对应的卷积核数据幅值和频率；

曲线调节模块，当F_ker<F_img时，将所述卷积核作为重建卷积核；当F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取所述卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核，其中，k*F_img<F_ker；

图像重建模块，根据所述被测体的CT投影数据和所述重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述曲线调节模块进一步包括：

利用F_img和预设的窗函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述窗函数是矩形窗或sin窗。

根据本申请提出的一种具体实施方式中，所述Size_img为所述CT图像矩阵的行数或列数，所述建像视野为所述CT图像建像视野的直径大小。

本申请的有益效果：根据CT图像矩阵所支持的图像截止频率对重建CT图像的卷积核截止频率进行调整，使得调整后的卷积核截止频率与图像截止频率相匹配，能够有效抑制卷积核中的高频成分，从而避免重建的CT图像中出现混叠伪影，提高CT图像的显示效果。

附图说明

图1是本申请提供的一种提高CT图像显示效果的方法流程图；

图2是本申请提供的卷积核曲线示意图；

图3是对图2的卷积核曲线调整后的示意图；

图4是本申请提供的一种提高CT图像显示效果的装置的功能模块结构原理示意图；

图5是本申请提供的一种CT机的硬件结构图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

在医学临床上，需要使用CT机的检测器采集被测体内部组织(例如骨组织、软组织等)的投影数据，再利用投影数据和卷积核反投影计算获得CT图像，最终通过CT图像判断被测体的病灶信息。

现有技术中，在利用卷积核和投影数据重建CT图像时，通常不会对卷积核的截止频率F_ker进行调整，当卷积核的截止频率F_ker过大时，会造成CT图像的混叠伪影，重建的CT图像质量较差，可能导致病灶的误判断。

为解决上述问题，本申请提供了一种提高CT图像显示效果的方法和装置。其中，该提高CT图像显示效果的方法和装置适用于CT机，以消除CT机采集的病灶图像(CT图像)的混叠伪影，提高CT机采集的病灶图像的质量。

如图1所示，该方法包括：

S101，对被测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据。

本申请中，CT机中的检测器和射线源相对位置固定不变，检测器和射线源在旋转机构上绕旋转中心进行螺旋旋转，进而相对被测体发生位置改变，因而检测器能够检测到被测体不同位置处的CT投影数据(即CT正投影数据)。

S102，根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算CT图像矩阵所支持的图像截止频率F_img(单位：lp/cm，即线对/厘米)。

本申请中，Size_img为预设重建CT图像的CT图像矩阵的行数或列数，例如，预设重建CT图像需要获得m行、n列的CT图像矩阵，则Size_img＝m或Size_img＝n。优选地，m＝n，例如m＝n＝512，或者，m＝n＝768。

建像视野FOV为该CT图像建像视野的直径大小，例如，在获取CT图像时，建像视野为一个直径D为250mm的圆，则FOV＝D。

根据Size_img和FOV，得到该CT图像矩阵所支持的图像截止频率F_img的计算公式如下：

在一可行实施方式中，假设CT机监测的对象为骨组织，重建的CT图像矩阵为由骨组织的CT值组成的768行、768列的矩阵重建CT图像时的建像的视野为直径250mm的圆，则由公式(1)计算出F_img等于15.36(单位：lp/cm，即线对/厘米)。

S103，读入预设的卷积核和该卷积核的截止频率F_ker(单位：lp/cm，即线对/厘米)，其中，卷积核包括卷积核数据幅值(单位为1)和频率(单位：lp/cm，即线对/厘米)。其中卷积核数据幅值相当于在重建CT图像时，各频率需要相乘的系数。

参见图2，为本申请卷积核的曲线示意图，该卷积核曲线的纵坐标为卷积核数据幅值，横坐标为与卷积核数据幅值相对应的频率，由该卷积核曲线可获得截止频率F_ker。

S104，比较F_ker与F_img的大小，若F_ker<F_img，则进入步骤S105；反之，若F_ker≥F_img，则进入步骤S106。

由于CT机的采样频率F_s是固定的，其某次扫描数据的最高频率F_c在符合采样定理F_s≥2F_c时，重建出的CT图像才会无混叠。而某次扫描数据的最高频率F_c与CT图像矩阵所支持的截止频率F_img和图像重建所使用的卷积核截止频率F_ker有关。

其中，F_c＝max(F_img，F_ker) (1)

本实施例中，F_img需满足：F_s≥2F_img (2)

具体地，根据用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV将F_img的设计成满足F_s≥2F_img的要求。

当F_ker<F_img时，说明CT图像重建所使用的卷积核的频率较低，保持F_ker不变，经该卷积核调整后的被测体的CT投影数据的频率也较低。

由公式(1)可以得出当F_ker<F_img时，F_c＝F_img，再根据公式(2)，得出F_c满足采样定理，采用该卷积核作为重建卷积核，重建的CT图像中不存在混叠伪影。故在F_ker<F_img时，无需对F_ker的大小进行调整，即可重建出不存在混叠伪影的CT图像。

当F_ker≥F_img时，说明CT图像重建所使用的卷积核存在高频成分，且与F_img相比，F_ker越大，卷积核的高频成分越高。经该卷积核调整后的被测体的CT投影数据会保留较多的高频成分。

由公式(1)可以得出当F_ker≥F_img时，F_c＝F_ker，再根据公式(2)，得出F_c不满足采样定理，若不对F_ker的大小进行调整，重建的CT图像会存在混叠伪影。因而，在当F_ker≥F_img时，需对F_ker的大小进行调整，F_c＝max(F_img，调整后的F_ker)，从而使得F_c满足采样定理，并将调整F_ker后的卷积核作为重建卷积核，使得经卷积核调整后的CT投影数据中不满足采样定理的高频成分被有效抑制，从而保证重建出的CT图像不存在混叠伪影。

S105，将该卷积核作为重建卷积核。

本申请中，当判断F_ker<F_img时，保持步骤S103读入的卷积核和该卷积核的F_ker均不变，即保持图2所示的卷积核曲线不变，将该卷积核作为重建卷积核，以保证重建图像达到F_ker所支持的线束效果。

S106，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核；其中，k*F_img<F_ker。

参见图3，为对图2中读入的预设卷积核曲线进行调整后的卷积核曲线示意图，在该例子中，假设原卷积核的F_ker为12.5，F_img为10，在本申请中，调节F_ker为8，并截取原卷积核曲线中频率为0-8的卷积核数据幅值，将该截取的部分作为重建卷积核，以消除重建的CT图像中的混叠伪影，且达到F_img所支持的显示效果。

可选地，k＝0.8，则调节后的F_ker＝0.8*F_img。

该预设经验值k的获取方式如下：利用F_img和预设的窗(Window)函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小，k为经验值，且k<F_ker/F_img。

其中窗函数可根据实际情况选择，例如，将窗函数选择为矩形窗或sin窗等函数等。F_img为需要重建的CT图像矩阵所支持的图像截止频率大小。

窗函数的频率截断长度设置为k*F_img的大小，根据k*F_img的大小对F_ker进行截取。可选地，从原卷积核曲线的原点位置开始，将F_ker截取至k*F_img的大小。

具体地，预设函数f(F_img，Window)，该函数f(F_img，Window)根据F_img和窗函数计算得到截取后的频率k*F_img。

本实施例中，将k*F_img作为窗函数的频率截断长度，将窗函数与原卷积核曲线进行相乘，将原卷积核曲线的频率从0截断至k*F_img的大小，获得频率从0截断至k*F_img的卷积核数据幅值，从而获得新的卷积核作为重建卷积核。即当F_ker≥F_img时，利用函数f(F_img，Window)将F_ker截取到k*F_img的大小，并将卷积核数据幅值截取到k*F_img对应的位置。

S107，根据被测体的CT投影数据和重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

其中，若F_ker<F_img，则重建卷积核为步骤S103读入的卷积核，可保证被测体重建的CT图像达到该卷积核截止频率F_ker所支持的显示效果。

若F_ker≥F_img，则重建卷积核为步骤S105截取的原卷积核中的频率小于等于调节后F_ker的部分，即可防止由于F_ker过大而导致重建的CT图像的混叠伪影，又可保证重建的CT图像达到图像截止频率所支持的显示效果。根据k和F_img调节F_ker后，重建的CT图像能够有效滤除混叠伪影，增强CT图像的显示质量。

本申请的提高CT图像显示效果的方法是根据CT图像矩阵所支持的图像截止频率对重建CT图像的卷积核截止频率进行调整，使得调整后的卷积核截止频率与图像截止频率相匹配，能够有效抑制卷积核中的高频成分，从而避免CT图像中出现混叠伪影，提高CT图像的显示效果。

参见图4，为本申请提供一种提高CT图像显示效果的装置的功能模块结构原理示意图，该提高CT图像显示效果的装置与上述提高CT图像显示效果的方法相对应，可参照上述提高CT图像显示效果的方法的实施例来理解或解释该提高CT图像显示效果的装置的内容。

根据应用的场景不同，所述装置有可能是通过软件实现的业务逻辑，也可能是硬件或者软硬件结合的设备。下面以软件实现为例介绍本申请装置。软件作为一个逻辑意义上的装置，是通过其所在设备的处理器将非易失性存储器中对应的计算机程序指令读取到内存中运行形成的。如图5所示，为一个例子中，本申请软件装置所在的CT机的硬件结构图。所述CT机除了包括有处理器、内存、IO接口、以及非易失性存储器之外，可能还包括其他硬件，对此不再赘述。

从功能模块来讲，本申请的提高CT图像显示效果的装置包括数据获取模块101、图像频率计算模块102、曲线预设模块103、曲线调节模块104和图像重建模块105。其中，

数据获取模块101，用以根据被测体进行CT扫描，获取CT投影数据。

图像频率计算模块102，用于根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；

其中，Size_img为CT图像矩阵的行数m或者列数n，FOV为CT图像建像视野的直径大小。

图像矩阵所支持的图像截止频率F_img的计算公式如下：

曲线预设模块103，用于读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker，其中，卷积核包括对应的卷积核数据幅值和频率；

曲线调节模块104，用于在F_ker<F_img时，保持曲线预设模块103读入预设的卷积核不变，并将曲线预设模块103读入预设的卷积核设置为重建卷积核；在F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核；其中，k*F_img<F_ker。

k<F_ker/F_img，以保证F_ker与CT图像矩阵所支持的图像截止频率F_img相匹配，能够有效抑制卷积核中存在的高频成分，从而起到抗混叠的作用，提高CT图像的显示效果。

可选地，曲线调节模块104进一步包括：利用F_img和预设的窗函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小。其中，窗函数是矩形窗或sin窗等函数。

图像重建模块105，用于根据CT投影数据和重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

本申请的提高CT图像显示效果的装置是根据CT图像矩阵所支持的图像截止频率F_img对重建CT图像的卷积核截止频率F_ker进行调整，使得调整后的卷积核截止频率F_ker与图像截止频率F_img相匹配，能够有效抑制卷积核中的高频成分，从而避免CT图像中出现混叠伪影，提高CT图像的显示效果。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请保护的范围之内。

Claims (8)

1.一种提高CT图像显示效果的方法，其特征在于，包括：

对被检测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据；

根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；

读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker，所述卷积核包括对应的卷积核数据幅值和频率；

当F_ker<F_img时，将所述卷积核作为重建卷积核；

当F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取所述卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核，其中，k*F_img<F_ker；

根据所述被测体的CT投影数据和所述重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

2.如权利要求1所述的提高CT图像显示效果的方法，其特征在于，所述调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小包括：

利用F_img和预设的窗函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小。

3.如权利要求2所述的提高CT图像显示效果的方法，其特征在于，所述窗函数是矩形窗或sin窗。

4.如权利要求1所述的提高CT图像显示效果的方法，其特征在于，所述Size_img为所述CT图像矩阵的行数或列数，所述建像视野为所述CT图像建像视野的直径大小。

5.一种提高CT图像显示效果的装置，其特征在于，包括：

数据获取模块，根据对被测体进行CT扫描，获取被测体的CT投影数据；

图像频率计算模块，根据预设的用于重建CT图像的CT图像矩阵的大小Size_img和建像视野FOV，计算图像矩阵所支持的图像截止频率F_img；

曲线预设模块，读入预设的卷积核和所述卷积核的截止频率F_ker，所述卷积核包括对应的卷积核数据幅值和频率；

曲线调节模块，当F_ker<F_img时，将所述卷积核作为重建卷积核；当F_ker≥F_img时，调节F_ker至预设经验值k乘以F_img的大小，并截取所述卷积核中频率小于等于调节后F_ker的部分作为重建卷积核，其中，k*F_img<F_ker；

图像重建模块，根据所述被测体的CT投影数据和所述重建卷积核，利用卷积反投影算法重建CT图像。

6.如权利要求5所述的提高CT图像显示效果的装置，其特征在于，所述曲线调节模块进一步包括：

利用F_img和预设的窗函数，截取F_ker至k乘以F_img的大小。

7.如权利要求6所述的提高CT图像显示效果的装置，其特征在于，所述窗函数是矩形窗或sin窗。

8.如权利要求5所述的提高CT图像显示效果的装置，其特征在于，所述Size_img为所述CT图像矩阵的行数或列数，所述建像视野为所述CT图像建像视野的直径大小。