CN110889878A - 结合图像平滑处理的ct图像环形伪影抑制方法 - Google Patents

结合图像平滑处理的ct图像环形伪影抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，属于医学图像处理技术领域。该结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法包括如下步骤：S1：将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像；S2：将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像。本发明能够在很好的保护图像细节和图像清晰度的情况下，能够对图像中的环形伪影有比较好的抑制作用。

Description

结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法
技术领域
本发明属于医学图像处理技术领域，涉及结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法。
背景技术
图像伪影是 CT 图像在重建过程中受到的一些干扰信号产生的或者是原来物体中所不存在的影像。CT 图像的伪影常常表现为是环状伪影。图像质量的下降正是由于这些环状伪影的出现会导致，从而造成一些误判的发生。虽然环形伪影的出现只是图像中的一个干扰，但是它如果出现在一些研究方向的重要位置上就可能会产生比较严重的问题。尤其在医学上，环状伪影的出现会影响 CT 图像中的一些病灶处的影像，甚至还会掩盖一些有效区域，从而导致医生对疾病的诊断，造成一些重大的医疗事故。而且 CT 设备是一个很复杂的系统，由于使用不当、保养不及时或未及时利用标准模型校准等均可引起一些伪影。由这些因素所导致的环形伪影通常很容易被看出，但如果所造成的伪影不明显或是由于一些机器伤影而产生的时，很容易把它当成图像本身的特点而造成误判,如当环形伪影出现在脊髓中央时，会导致诊断错误等。此外，在环形伪影中有一个比较特殊表现形式，即它在图像中表现为环的中央模糊，这种环形伪影一般表现在小部分范围内的。又由于它的表现形态与病理结构很相似，从而可能导致误判。
发明内容
本发明针对现有的技术存在的上述问题，提供结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，本发明所要解决的技术问题是：如何提供一种可以结合图像平滑处理CT图像以对CT图像中的环形伪影进行抑制的CT图像环形伪影抑制方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，包括如下步骤：
S1：将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像；
S2：将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像。
优选的，步骤S1中第一环形图像转化为第一条形图像，第一环形图像中的第一环形伪影转化为第一条形伪影，通过对第一条形图像进行图像纹理平滑处理以将第一条形图像中的第一条形伪影消除。
优选的，步骤S2中第二条形图像转化第二环形图像，第二条形图像中的第二条形伪影转化为第二环形伪影，通过对第二环形图像进行图像纹理平滑处理以将第二环形图像中的第二环形伪影消除。
优选的，图像纹理平滑处理过程具体包括：将图像窗口的固有变差
Figure 101818DEST_PATH_IMAGE001
和图像窗口 总变差
Figure 487800DEST_PATH_IMAGE002
结合起来，形成结构-纹理分解正则化器，结构-纹理分解正则化器的目标函数为
Figure 861013DEST_PATH_IMAGE003
，其中
Figure 725064DEST_PATH_IMAGE004
使得输入和输出的结果图像不发生变化，正则项为
Figure 805015DEST_PATH_IMAGE005
，正则项 为图像窗口的相对总变差，
Figure 223883DEST_PATH_IMAGE006
为权重值，像素级窗口总变差分别为
Figure 959757DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure 486554DEST_PATH_IMAGE010
，窗口固 有变化分别为
Figure 624274DEST_PATH_IMAGE012
、
Figure 883217DEST_PATH_IMAGE013
，
Figure 231022DEST_PATH_IMAGE014
为根据空间相关关系定义的 权重函数，
Figure 171296DEST_PATH_IMAGE016
，
Figure 288156DEST_PATH_IMAGE017
为图像窗口的固有变化，
Figure 186842DEST_PATH_IMAGE018
大于0。
优选的，步骤S1中直角坐标下的第一环形图像的边长为
Figure 694047DEST_PATH_IMAGE019
，极坐标下的第一条形 图像的极径为
Figure 297067DEST_PATH_IMAGE021
，第一条形图像的角度为
Figure 206117DEST_PATH_IMAGE022
。
优选的，步骤S1中直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像时对于超出第一环形图像的采样点通过最邻近插值法确定其超出预设范围的值。
优选的，步骤S2中极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像时对于超出第二条形图像的位置通过最邻近插值法进行填补。
优选的，步骤S1第一环形图像为同心圆，第一环形图像转化为第一条形图像时，第 一条形图像的中心设置于极坐标原点，直角坐标下的同心圆经过变换为极坐标下的一条平 行于
Figure 744546DEST_PATH_IMAGE023
轴的直线。
优选的，参数
Figure 66943DEST_PATH_IMAGE001
的大小为0~0.05之间。
优选的，参数
Figure 411336DEST_PATH_IMAGE024
的值大于0.09。
本发明中首先将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像，第一环形图像中的部分环形伪影的程度得到减弱，接着将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像，未能被完全抑制的环形伪影能够有效得到抑制，能够在很好的保护图像细节和图像清晰度的情况下，能够对图像中的环形伪影有比较好的抑制作用。
附图说明
图1是本发明的流程示意图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
请参阅图1，本实施例中的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，包括如下步骤：
S1：将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像；
S2：将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像。
此处，首先将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像，第一环形图像中的部分环形伪影的程度得到减弱，接着将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像，未能被完全抑制的环形伪影能够有效得到抑制，能够在很好的保护图像细节和图像清晰度的情况下，能够对图像中的环形伪影有比较好的抑制作用。
步骤S1中第一环形图像转化为第一条形图像，第一环形图像中的第一环形伪影转化为第一条形伪影，通过对第一条形图像进行图像纹理平滑处理以将第一条形图像中的第一条形伪影消除。
步骤S2中第二条形图像转化第二环形图像，第二条形图像中的第二条形伪影转化为第二环形伪影，通过对第二环形图像进行图像纹理平滑处理以将第二环形图像中的第二环形伪影消除。
图像纹理平滑处理过程可以具体包括：将图像窗口的固有变差
Figure 378155DEST_PATH_IMAGE025
和图像窗口总变 差
Figure DEST_PATH_IMAGE026
结合起来，形成结构-纹理分解正则化器，结构-纹理分解正则化器的目标函数为
Figure 946540DEST_PATH_IMAGE028
，其中
Figure 162757DEST_PATH_IMAGE029
使得输入和输出的结果图像不发生变化，正则项为
Figure 373159DEST_PATH_IMAGE031
，正则项为图 像窗口的相对总变差，
Figure 991222DEST_PATH_IMAGE006
为权重值，像素级窗口总变差分别为
Figure 402612DEST_PATH_IMAGE008
、
Figure DEST_PATH_IMAGE032
，窗口固有 变化分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE034
、
Figure 905793DEST_PATH_IMAGE035
，
Figure 654306DEST_PATH_IMAGE014
为根据空间相关关系定义的权重 函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE036
，
Figure 595717DEST_PATH_IMAGE017
为图 像窗口的固有变化，
Figure 302642DEST_PATH_IMAGE018
大于0，
Figure 493452DEST_PATH_IMAGE018
是一个正数，为了避免被除数出现为 0 的情况。只包含纹 理的窗口的结果的
Figure 921022DEST_PATH_IMAGE001
通常比包含结构边缘的窗口的结果的
Figure 575995DEST_PATH_IMAGE001
小。
步骤S1中直角坐标下的第一环形图像的边长可以为
Figure 125925DEST_PATH_IMAGE019
，极坐标下的第一条形图 像的极径可以为
Figure 741714DEST_PATH_IMAGE020
，第一条形图像的角度为
Figure 35292DEST_PATH_IMAGE022
。
步骤S1中直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像时对于超出第一环形图像的采样点可以通过最邻近插值法确定其超出预设范围的值。
步骤S2中极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像时对于超出第二条形图像的位置可以通过最邻近插值法进行填补。
步骤S1第一环形图像可以为同心圆，第一环形图像转化为第一条形图像时，第一 条形图像的中心设置于极坐标原点，直角坐标下的同心圆经过变换为极坐标下的一条平行 于
Figure 544771DEST_PATH_IMAGE023
轴的直线。
参数
Figure 203285DEST_PATH_IMAGE001
的大小可以为0~0.05之间，这样可以保护图像中想细节部分。
参数
Figure 368687DEST_PATH_IMAGE024
的值可以大于0.09，这样可以保护图像中的细节部分。在对数据图像处理 时，参数
Figure 262694DEST_PATH_IMAGE001
在大于 0.025 和参数
Figure 33204DEST_PATH_IMAGE024
在小于 0.09 时，在对极坐标下处理后的图像再在直 角坐标下处理中，图像会变得很模糊，甚至图像中的细节部分也消失了，反之，图像中的环 形伪影处理效果不是特别的好。对数据图像处理时， 参数
Figure 659357DEST_PATH_IMAGE001
在大于 0.05和参数
Figure 374372DEST_PATH_IMAGE024
在小 于 0.03 时，在对极坐标下处理后的图像再在直角坐标下处理中，图像会变得很模糊，甚至 图像中的细节部分也消失了，反之，图像中的环形伪影处理效果不是特别的好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第一条形图像处理为第二条形图像；
S2：将极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像，通过图像纹理平滑处理方法将第二环形图像处理为环形伪影抑制后的第三环形图像。
2.如权利要求1所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S1中第一环形图像转化为第一条形图像，第一环形图像中的第一环形伪影转化为第一条形伪影，通过对第一条形图像进行图像纹理平滑处理以将第一条形图像中的第一条形伪影消除。
3.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S2中第二条形图像转化第二环形图像，第二条形图像中的第二条形伪影转化为第二环形伪影，通过对第二环形图像进行图像纹理平滑处理以将第二环形图像中的第二环形伪影消除。
4.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于，图像纹理平滑处理过程具体包括：将图像窗口的固有变差
Figure DEST_PATH_IMAGE001
和图像窗口总变差
Figure 991955DEST_PATH_IMAGE002
结合起来，形成结构-纹理分解正则化器，结构-纹理分解正则化器的目标函数为
Figure 440254DEST_PATH_IMAGE004
，其中
Figure DEST_PATH_IMAGE005
使得输入和输出的结果图像不发生变化，正则项为
Figure DEST_PATH_IMAGE007
，正则项为图像窗口的相对总变差，
Figure 16729DEST_PATH_IMAGE008
为权重值，像素级窗口总变差分别为
Figure 946026DEST_PATH_IMAGE010
、
Figure DEST_PATH_IMAGE011
，窗口固有变化分别为
Figure DEST_PATH_IMAGE013
、
Figure 822715DEST_PATH_IMAGE014
，
Figure DEST_PATH_IMAGE015
为根据空间相关关系定义的权重函数，
Figure DEST_PATH_IMAGE017
，
Figure 441915DEST_PATH_IMAGE018
为图像窗口的固有变化，
Figure DEST_PATH_IMAGE019
大于0。
5.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S1中直角坐标下的第一环形图像的边长为
Figure 505686DEST_PATH_IMAGE020
，极坐标下的第一条形图像的极径为
Figure DEST_PATH_IMAGE021
，第一条形图像的角度为
Figure 501324DEST_PATH_IMAGE022
。
6.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S1中直角坐标下的第一环形图像转化为极坐标下的第一条形图像时对于超出第一环形图像的采样点通过最邻近插值法确定其超出预设范围的值。
7.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S2中极坐标下的第二条形图像转化为直角坐标下的第二环形图像时对于超出第二条形图像的位置通过最邻近插值法进行填补。
8.如权利要求1或2所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：步骤S1第一环形图像为同心圆，第一环形图像转化为第一条形图像时，第一条形图像的中心设置于极坐标原点，直角坐标下的同心圆经过变换为极坐标下的一条平行于
Figure DEST_PATH_IMAGE023
轴的直线。
9.如权利要求4所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：参数
Figure DEST_PATH_IMAGE025
的大小为0~0.05之间。
10.如权利要求9所述的结合图像平滑处理的CT图像环形伪影抑制方法，其特征在于：参数
Figure 232520DEST_PATH_IMAGE026
的值大于0.09。
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