CN106994021A - 一种计算ct影像上的噪声的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种计算CT影像上的噪声的方法及装置。该方法包括：在当前CT影像上选取感兴趣区域；计算感兴趣区域内的软组织的比例；以及当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算所述噪声。

Description

一种计算CT影像上的噪声的方法及装置

技术领域

本发明涉及计算机断层扫描(CT)技术领域，尤其涉及一种计算CT影像上的噪声的方法及装置。

背景技术

在对计算机断层扫描(CT)生成的影像进行后处理时，通常需要估算其中的噪声。现有的一种估算噪声的方法是将影像上的一个固定的感兴趣区域内的高频信息值作为噪声，进而用该高频信息值来对整幅影像进行去噪处理。

当CT扫描对象中的软组织的比例在扫描方向上有较大变化时，用上述的噪声估算方法就会导致据此进行的去噪处理以后的影像过于平滑，即：一些细节会丢失。比如，当对头部进行CT扫描时，由于后颅窝或者颅底部分的骨骼比较密集，而颅顶的软组织比较多，因此，沿CT扫描的Z轴方向，其软组织的比例会出现明显变化。对那些骨骼比较密集的CT影像如果采用上述的现有方法进行去噪，就会出现影像被过度平滑的问题。

发明内容

本发明的目的在于提出一种新的计算CT影像上的噪声的方法及装置，能够解决CT影像被过度平滑的技术问题。

本发明的一个实施例提供了一种计算CT影像上的噪声的方法，包括：在当前CT影像上选取感兴趣区域；计算感兴趣区域内的软组织的比例；以及当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算所述噪声。

本发明另一个实施例提供了一种计算CT影像上的噪声的装置，包括：感兴趣区域选取模块，用于在当前CT影像上选取感兴趣区域；感兴趣区域内的软组织比例计算模块，用于计算感兴趣区域内的软组织的比例；以及用噪声模型计算噪声的模块，用于当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算所述噪声。

附图说明

通过结合附图对于本发明的实施例进行描述，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1所示为本发明的计算CT影像上的噪声的方法的一个实施例的流程示意图；

图2所示为本发明的计算CT影像上的噪声的过程中的在当前CT影像上选取感兴趣区域的步骤的一个实施例的流程示意图；

图3所示为本发明的在当前CT影像上选取感兴趣区域的过程中的确定当前CT影像的范围的一个实施例的流程示意图；

图4所示为本发明的计算CT影像上的噪声的过程中的根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定软组织比例门限值的步骤的一个实施例的流程示意图；

图5所示为本发明的计算CT影像上的噪声的过程中的当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像时采用的多个扫描参数计算噪声的步骤的一个实施例的流程示意图；

图6所示为本发明的计算CT影像上的噪声的装置的一个实施例的示意性框图；

图7A为未去除噪声的头部骨骼较多区域的CT影像；

图7B是采用现有技术去除噪声后的头部骨骼较多区域的CT影像；

图7C是采用本发明技术方案去除噪声后的头部骨骼较多区域的CT影像；

图8所示为CT影像的范围及据此选取的感兴趣区域的示意图；

图9A所示为沿CT影像的X轴方向进行像素累加得到的累加值分布图；

图9B所示为沿CT影像的Y轴方向进行像素累加得到的累加值分布图；

图10所示为沿CT扫描的Z方向对头部进行扫描得到的多幅CT影像图；

图11A所示为图10所示的多幅影像图的软组织比例变化图；

图11B所示为图10所示的多幅影像图的噪声值变化图。

具体实施方式

以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足系统相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所做出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。

除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

根据本发明的实施例，提供了一种计算CT影像上的噪声的方法。

参考图1，图1所示为本发明的计算CT影像上的噪声的方法100的一个实施例的流程示意图。方法100可以包含如下步骤101至103。

如图1所示，在步骤101中，在当前CT影像上选取感兴趣区域。

所谓当前CT影像，指的是需要计算其噪声的CT影像。

选取感兴趣区域的一个目的在于统计被扫描对象(如：人体的某一器官)在感兴趣区域内的软组织的占比。

由于CT扫描过程中被扫描对象可能会偏离扫描中心，因此，在本发明的一个实施例中，参考图2，步骤101可以进一步包括如下子步骤201至202。

在子步骤201中，确定当前CT影像的范围。

这里所说的CT影像的范围，指的是被扫描对象在该CT影像上的分布范围。参考图8，图8中的较大矩形线框所围合的区域即是这里所说的CT影像的范围的一个实施例。

在本发明的一个实施例中，参考图3，子步骤201可以进一步包括子步骤301至302。

在子步骤301中，沿坐标轴方向对当前CT影像的像素值进行累加。

在本发明的一个实施例中，可以分别沿着当前CT影像的X轴和Y轴方向对其像素值进行累加，累加的结果可以分别用如图9A和图9B所示的累加值分布图来表示。分布图的横轴可以表示沿X轴和Y轴方向的坐标值，纵轴可以表示累加值。

在子步骤302中，根据累加结果确定范围。

在子步骤301所得到的分布图上，累加值不为零或者大于某一预设门限值的相应横轴区域，就可以认为是当前CT影像的范围。

在子步骤202中，将范围的中心点作为感兴趣区域的中心点。

对于一个已经确定范围的几何图形，其中心点的位置是确定的，因此，可以将该中心点作为感兴趣区域的中心点。

当然，感兴趣区域还可以是除矩形以外的其它形状。无论是哪种形状，通常会事先设定好感兴趣区域的尺寸大小，比如：矩形的长和宽、圆的半径等，因此，只要确定了感兴趣区域的中心点位置，也就可以确定感兴趣区域。如图8所示，其中的较小矩形框即为通过执行步骤101得到的感兴趣区域。

在步骤102中，计算感兴趣区域内的软组织的比例。

在本发明的一个实施例中，可以估算感兴趣区域内的低频部分的像素点占总像素点的比例，以此来作为感兴趣区域内的软组织的比例。或者，也可以先估算出感兴趣区域内的高频部分的像素点的数目，进而得到剩余像素点的数目，用剩余像素点的数目与总像素点之间的比值来作为感兴趣区域内的软组织的比例。

在本发明的一个实施例中，当感兴趣区域内的软组织的比例大于预先设定的软组织比例门限值时，可以沿用现有方法来估算CT影像上的噪声。

在本发明的一个实施例中，可以根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定软组织比例门限值。软组织比例门限值的设定可以在步骤103之前的任何时候进行。在本发明的一个实施例中，参考图4，软组织比例门限值可以通过执行如下子步骤401至404来设定。

在子步骤401中，对同一被扫描对象，沿着其软组织比例变化的方向获取多张CT影像。

比如：如图10A所示，如果需要计算噪声的当前CT影像上的被扫描对象是头部，则在预先设定软组织比例门限值时，可以沿着CT扫描的Z轴方向获取头部的多张CT影像。因为沿Z轴方向头部的软组织比例变化较为明显。

在子步骤402中，计算多张CT影像中的每一张的软组织比例。

对于子步骤401中获取的多张CT影像中的每一张，可以采用前述的计算感兴趣区域内的软组织比例的方法来计算其软组织比例，进而得到如图11A所示的软组织比例在Z轴方向上的变化图。

在子步骤403中，计算所述多张CT影像中的每一张的噪声值。

对于子步骤401中获取的多张CT影像中的每一张，可以采用估算其上的高频信息的方法来计算其噪声值，进而得到如图11B所示的噪声值在Z轴方向上的变化图。

在子步骤404中，将噪声值高于预先设定的噪声值的CT影像的软组织比例作为软组织比例门限值。

通常，对某一被扫描对象进行CT扫描时产生的噪声会处于一个较为稳定的预知范围内，比如，对头部扫描的正常噪声值通常在3dB以内。因此，可以用噪声值刚好超过3dB的那张CT影像的软组织比例作为软组织比例门限值。

具体到图11A和图11B而言，可以将图11B中的左边虚线上的那张CT影像的在图11A中的软组织比例或者右边虚线上的那张CT影像的在图11A中的软组织比例作为软组织比例门限值。

在步骤103中，当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算噪声。

在本发明的一个实施例中，多个扫描参数可以包括：CT机产生X射线所用的电压(kV)、CT机产生X射线所用的电流强度与电流持续时间的乘积值(mAs)、扫描模式、螺距(Helical pitch)。其中扫描模式可以包含普通扫描(full scan)模式和增强扫描(plus scan)模式。

在本发明的一个实施例中，噪声模型可以包含有多张噪声比值列表，每张噪声比值列表内可以包含有针对相同扫描对象的历史扫描影像的噪声值与基准影像的噪声值的比值。

基准影像可以是人为确定的，比如：可以将用120kV强度的X射线对半径为20厘米的水模进行轴向扫描(axial scan)得到的影像作为基准影像。这样的基准影像可以有多张，因为其它的几个扫描参数还可以有所不同并进行相应的组合，比如：不同的扫描模式、不同的mAs之间的组合。

历史扫描影像可以是之前对同一扫描对象(如：头部)采用上述扫描参数中的一些常用组合得到的多张影像。

噪声模型中的多张噪声比值列表可以针对扫描参数来设置。比如：可以针对mAs设置第一噪声比值列表，该噪声比值列表中可以包含kV固定为基准影像所用强度(如：120kV)时、在mAs、螺距和扫描模式的各种常用组合条件下，分别对头部进行的历史扫描和对20厘米的水模进行扫描得到的影像的噪声比值。又如：可以针对扫描模式设置第二噪声比值列表，该噪声比值列表中可以包含其它扫描参数相同而仅有扫描模式不同的情况下，对头部进行的历史扫描得到的影像间的噪声比值，还可以包含其它扫描参数相同而仅有扫描模式不同的情况下，对20厘米水模进行的扫描得到的影像间的噪声比值。再如：还可以针对kV设置第三噪声比值列表，该噪声比值列表中可以包含其它扫描参数相同而仅有kV值不同的情况下，对头部进行的历史扫描和对20厘米的水模进行扫描得到的影像的噪声比值。由于上述的列表中都是在轴扫描情况下的得到噪声值及其比值，因此，如果当前CT影像采用的是螺旋扫描(helical scan)，还可以根据螺旋扫描与轴扫描之间的mAs换算关系(轴扫描的mAs等于螺旋扫描的mAs除以螺距)，将螺旋扫描所用的mAs换算等效成轴扫描的mAs。

在本发明的一个实施例中，参考图5，步骤103可以进一步包含如下子步骤501至502。

在子步骤501中，根据生成当前CT影像时采用的多个扫描参数在比值列表中的获取相应的多个噪声比值。

比如：如果生成当前CT影像为扫描参数是180mAs、100kV、增强扫描(plus scan)模式、螺距0.625的轴扫描。则可以先在上述的第一噪声比值列表中找出扫描参数为180mAs、增强扫描(plus scan)模式、螺距为0.625的对头部的轴扫描和对20厘米水模的轴扫描的第一噪声比值。进而可以在上述的第三噪声比值列表中找出扫描参数是100kV的对头部的轴扫描和对20厘米水模的轴扫描的第三噪声比值。

在子步骤502中，将多个噪声比值的乘积与基准影像的噪声值相乘以得到当前CT影像的噪声。

由于扫描参数是180mAs、120kV、增强扫描(plus scan)模式、螺距0.625的对20厘米水模的轴扫描的噪声值是可以通过实验事先获得的数据，因此，在子步骤502中，可以将子步骤501中得到的第一噪声比值乘以第三噪声比值再乘以该基准影像的噪声值，就可以估算出当前CT影像的噪声值。

至此描述了根据本发明实施例的计算CT影像上的噪声的方法。对比图7A、图7B可以看出，采用现有方法计算并去除噪声以后，灰色圆圈内的影像被过度平滑而丧失了细节信息，而对比图7B和图7C可以看出，采用本发明方法计算并去除噪声以后，灰色圆圈内的影像只被适当平滑，在去除噪声的同时保留了相当的细节信息。因此，本发明方法能够在被扫描对象的软组织比例沿CT扫描方向变化较大的情况下，更加准确地计算出CT影像上的噪声，避免了后续去噪声过程中影像被过度平滑的问题。此外，本发明方法还能自适应地选取感兴趣区域，避免了由于被扫描对象的位置偏移引起的感兴趣区域选择不当。

与该方法类似，本发明还提供了相应的装置。

图6所示为本发明的计算CT影像上的噪声的装置的一个实施例的示意性框图。

如图6所示，装置600可以包括：感兴趣区域选取模块601，用于在当前CT影像上选取感兴趣区域；感兴趣区域内的软组织比例计算模块602，用于计算感兴趣区域内的软组织的比例；以及用噪声模型计算噪声的模块603，用于当比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算噪声。

在本发明的一个实施例中，感兴趣区域选取模块602可以进一步包括：范围确定模块，用于确定当前CT影像的范围；中心点选取模块，用于将范围的中心点作为感兴趣区域的中心点。

在本发明的一个实施例中，范围确定模块可以进一步包括：像素值累加模块，用于沿坐标轴方向对当前CT影像的像素值进行累加；以及用于根据累加结果确定范围的模块。

在本发明的一个实施例中，装置600还可以还包括：软组织比例门限值设定模块，用于根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定软组织比例门限值。

在本发明的一个实施例中，软组织比例门限值设定模块可以进一步包括：多张CT影像获取模块，用于对同一被扫描对象，沿着其软组织比例变化的方向获取多张CT影像；CT影像中的每一张的软组织比例计算模块，用于计算多张CT影像中的每一张的软组织比例；噪声值计算模块，用于计算多张CT影像中的每一张的噪声值；以及用于将噪声值高于预先设定的噪声值的CT影像的软组织比例作为软组织比例门限值的模块。

在本发明的一个实施例中，多个扫描参数可以包括：CT机产生X射线所用的电压、CT机产生X射线所用的电流强度与电流持续时间的乘积值、扫描模式、螺距。

在本发明的一个实施例中，噪声模型可以包含有噪声比值列表，噪声比值列表可以包含有针对相同扫描对象的历史扫描影像的噪声值与基准影像的噪声值的比值。

在本发明的一个实施例中，用噪声模型计算噪声的模块603可以进一步包括：噪声比值获取模块，用于根据生成当前CT影像时采用的多个扫描参数在比值列表中的获取相应的多个噪声比值；以及用于将多个噪声比值的乘积与基准影像的噪声值相乘以得到当前CT影像的噪声的模块。

至此描述了根据本发明实施例的计算CT影像上的噪声的装置。对比图7A、图7B可以看出，采用现有技术计算并去除噪声以后，灰色圆圈内的影像被过度平滑而丧失了细节信息，而对比图7B和图7C可以看出，采用本发明装置计算并去除噪声以后，灰色圆圈内的影像只被适当平滑，在去除噪声的同时保留了相当的细节信息。因此，本发明装置能够在被扫描对象的软组织比例沿CT扫描方向变化较大的情况下，更加准确地计算出CT影像上的噪声，避免了后续去噪声过程中影像被过度平滑的问题。此外，本发明装置还能自适应地选取感兴趣区域，避免了由于被扫描对象的位置偏移引起的感兴趣区域选择不当。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (16)

1.一种计算CT影像上的噪声的方法，其特征是，包括：

在当前CT影像上选取感兴趣区域；

计算所述感兴趣区域内的软组织的比例；以及

当所述比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算所述噪声。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述在当前CT影像上选取感兴趣区域的步骤进一步包括：

确定当前CT影像的范围；以及

将所述范围的中心点作为所述感兴趣区域的中心点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征是：所述确定当前CT影像的范围的步骤进一步包括：

沿坐标轴方向对当前CT影像的像素值进行累加；以及

根据累加结果确定所述范围。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征是，还包括：

根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定所述软组织比例门限值。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征是，所述根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定所述软组织比例门限值的步骤进一步包括：

对同一被扫描对象，沿着其软组织比例变化的方向获取多张CT影像；

计算所述多张CT影像中的每一张的软组织比例；

计算所述多张CT影像中的每一张的噪声值；以及

将所述噪声值高于预先设定的噪声值的CT影像的软组织比例作为所述软组织比例门限值。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征是，所述多个扫描参数包括：CT机产生X射线所用的电压、CT机产生X射线所用的电流强度与电流持续时间的乘积值、扫描模式、螺距。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征是，所述噪声模型包含有噪声比值列表，所述噪声比值列表包含有针对相同扫描对象的历史扫描影像的噪声值与基准影像的噪声值的比值。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征是，所述当所述比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像时采用的多个扫描参数计算所述噪声的步骤进一步包括：

根据生成当前CT影像时采用的多个扫描参数在所述比值列表中的获取相应的多个噪声比值；以及

将所述多个噪声比值的乘积与基准影像的噪声值相乘以得到当前CT影像的噪声。

9.一种计算CT影像上的噪声的装置，其特征是，包括：

感兴趣区域选取模块，用于在当前CT影像上选取感兴趣区域；

感兴趣区域内的软组织比例计算模块，用于计算所述感兴趣区域内的软组织的比例；以及

用噪声模型计算噪声的模块，用于当所述比例小于预先设定的软组织比例门限值时，根据预先设定的噪声模型和生成当前CT影像采用的多个扫描参数计算所述噪声。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述感兴趣区域选取模块进一步包括：

范围确定模块，用于确定当前CT影像的范围；

中心点选取模块，用于将所述范围的中心点作为所述感兴趣区域的中心点。

11.根据权利要求10所述的装置，其特征是，所述范围确定模块进一步包括：

像素值累加模块，用于沿坐标轴方向对当前CT影像的像素值进行累加；以及

用于根据累加结果确定所述范围的模块。

12.根据权利要求9所述的装置，其特征是，还包括：

软组织比例门限值设定模块，用于根据被扫描对象沿某一扫描方向的软组织比例的变化与对应的噪声值的变化之间的关系确定所述软组织比例门限值。

13.根据权利要求12所述的装置，其特征是，所述软组织比例门限值设定模块进一步包括：

多张CT影像获取模块，用于对同一被扫描对象，沿着其软组织比例变化的方向获取多张CT影像；

CT影像中的每一张的软组织比例计算模块，用于计算所述多张CT影像中的每一张的软组织比例；

噪声值计算模块，用于计算所述多张CT影像中的每一张的噪声值；以及

用于将所述噪声值高于预先设定的噪声值的CT影像的软组织比例作为所述软组织比例门限值的模块。

14.根据权利要求9所述的装置，其特征是，所述多个扫描参数包括：CT机产生X射线所用的电压、CT机产生X射线所用的电流强度与电流持续时间的乘积值、扫描模式、螺距。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征是，所述噪声模型包含有噪声比值列表，所述噪声比值列表包含有针对相同扫描对象的历史扫描影像的噪声值与基准影像的噪声值的比值。

16.根据权利要求15所述的装置，其特征是，所述用噪声模型计算噪声的模块进一步包括：

噪声比值获取模块，用于根据生成当前CT影像时采用的多个扫描参数在所述比值列表中的获取相应的多个噪声比值；以及

用于将所述多个噪声比值的乘积与基准影像的噪声值相乘以得到当前CT影像的噪声的模块。