CN112634394A - 一种适用于牙科ct的金属伪影校正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，包括以下几个步骤：步骤一、获取牙齿CT扫描投影图，用区域生长法对投影图进行金属区域分割；步骤二、根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；步骤三、根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；步骤四、对修正后的图像重新进行重建，得到金属伪影校正后的CT图像。本发明的方法是直接在投影域中对金属区域进行校正，相比较在CT图像中进行金属区域分割然后再前向投影到投影域中进行校正的方法要更加简单，而且此方法也不存在金属区域回填的过程，能有效节省处理时间。

Description

一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法
技术领域
本发明涉及图像处理领域，尤其是一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法。
背景技术
计算机断层成像(Computer Tomography,CT)是目前临床实践中广泛使用的影像技术之一。该技术使用X线束对人体的某个身体部位进行扫描，得到人体某一层面每一体素的X射线吸收值即CT值，CT图像表征的是不同组织对X射线的衰减系数。
口腔CT在齿科疾病的检查中发挥着越来越重要的作用,它通过测量X射线在各个方向上透过人体断层时的累积衰减系数(或称投影)，由计算机重建得到整个横断面上X射线衰减系数的分布，从而帮助医生诊断病灶部位，口腔CT相比全身CT具有剂量小，空间分辨率高等优点，但是口腔CT在临床检查中面临着很多问题和挑战，其中CT值的准确性和金属伪影尤为突出。高密度的物体,如金属假体，金属支架和牙齿填充物等，在CT成像过程中会产生放射状伪影，即所谓的金属伪影，这些金属伪影影响着医生对疾病的诊断同时干扰放射治。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，包括以下几个步骤：
步骤一、获取牙齿CT扫描投影图，用区域生长法对投影图进行金属区域分割；
步骤二、根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；
步骤三、根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；
步骤四、对修正后的图像重新进行重建，得到金属伪影校正后的CT图像。
进一步的，所述步骤一：用区域生长法对投影数据进行金属区域分割具体包括：
步骤(1.1)创建一个空白的种子图像，并获取种子点；设f(x,y)为包含金属区域的投影图，首先计算此投影图的均值M，然后选取与均值相关的一个系数δ作为阈值，对本张投影图中的金属区域进行标记，对于小于此阈值的点标记为种子点，从而获取初始的种子点图像Seed(x,y)；
Figure BDA0002875364460000021
步骤(1.2)对图像顺序扫描，找到第1个还没有归属的像素,设该像素为(x0,y0)；
步骤(1.3)以(x0,y0)为中心,考虑(x0,y0)的8邻域像素(x,y)，如果与(x0,y0)的灰度差小于阈值T,将(x,y)与(x0,y0)合并在同一区域内，作为新合并的像素；
步骤(1.4)以新合并的像素为中心,把它当作(x0,y0)返回到步骤(1.3)进行检测，直到区域不能进一步扩张；
步骤(1.5)重复步骤(1.2)-(1.4)，继续扫描直到图像中的每个点都有归属时，整个生长过程结束；
进一步的，所述步骤二：根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；具体包括：
对步骤一区域生长后种子图像进行连通域检测并统计每个连通域的面积大小，得到连通域图像BW(x,y)；根据先验信息对提取的金属区域进行删选，分别去除面积小于第一阈值和面积大于第二阈值的连通域，得到修正后的金属区域标记图像M(x,y)。
进一步的，所述步骤三：根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；具体包括：
对金属区域标记图像M(x,y)进行膨胀，计算原投影图f(x,y)中膨胀区域的均值与金属标记区域的均值的差值，并以差值作为参考量，将原始投影图中金属区域的像素值进行提亮，以差值的预定百分比作为参考量叠加到金属区域的像素值上，以缩小金属区域与周围组织区域的亮度差异；然后用插值法对金属的边缘区域进行过渡进行重建。
有益效果：
本发明的方法是直接在投影域中对金属区域进行校正，相比较在CT图像中进行金属区域分割然后再前向投影到投影域中进行校正的方法要更加简单，而且此方法也不存在金属区域回填的过程，能有效节省处理时间。
附图说明
图1：本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅为本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明的保护范围。
根据本发明的实施例，提出一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，包括如下步骤：
步骤一、获取牙齿CT扫描投影图，用区域生长法对投影图进行金属区域分割；
步骤二、根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；
步骤三、根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；
步骤四、对修正后的图像重新进行重建，得到金属伪影校正后的CT图像。
根据本发明的实施例，所述步骤一：用区域生长法对投影数据进行金属区域分割具体包括：
步骤(1.1)创建一个空白的种子图像，并获取种子点；在对牙齿进行扫描时，由于每个角度下射线穿过的厚度不一样，因此扫描投影图在每个角度下的像素值不太一样，如在头的前后方向上由于脊柱的存在，X射线在此方向上的透过度会明显减小，则投影图整体的像素值会较其他方向偏小，因此无法选用一个固定的阈值对金属区域进行标定；设f(x,y)为包含金属区域的投影图，首先计算此投影图的均值M，然后选取与均值相关的一个系数δ作为阈值，对本张投影图中的金属区域进行标记(本文选用均值的60％作为阈值)，对于小于此阈值的点标记为种子点，从而获取初始的种子点图像Seed(x,y)；
Figure BDA0002875364460000031
步骤(1.2)对图像顺序扫描，找到第1个还没有归属的像素,设该像素为(x0,y0)；
步骤(1.3)以(x0,y0)为中心,考虑(x0,y0)的8邻域像素(x,y)，如果与(x0,y0)的灰度差小于阈值T(本发明设定为10),将(x,y)与(x0,y0)合并(在同一区域内)；
步骤(1.4)以新合并的像素为中心,把它当作(x0,y0)返回到步骤(1.3)进行检测，直到区域不能进一步扩张；
步骤(1.5)重复步骤(1.2)-(1.4)，继续扫描直到图像中的每个点都有归属时，整个生长过程结束。
根据本发明的实施例，所述步骤二：根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；
对种子图像进行连通域检测并统计每个连通域的面积大小，得到连通域图像BW(x,y)；一般牙齿上的金属为牙根管填充物或者金属牙冠，因此面积都不会太大，根据此先验信息对提取的金属区域进行删选，去除面积特小(噪声区域)和面积特大的连通域，得到修正后的金属区域标记图像M(x,y)。
根据本发明的实施例，所述步骤三：根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；
金属区域的衰减值比较大反映在投影图上是低暗区域，对金属区域标记图像M(x,y)进行膨胀，计算原投影图f(x,y)中膨胀区域的均值与金属标记区域的均值的差值，并以差值作为参考量，将原始投影图中金属区域的像素值进行提亮(如本发明是以差值的50％作为参考量叠加到金属区域的像素值上)，以缩小金属区域与周围组织区域的亮度差异；可选的，也可以通过增加固定的数值到原始投影图中金属区域的像素值进行提亮；
然后用插值法对金属的边缘区域进行过渡；这样在进行重建之后就不会存在由于亮度差异带来的伪影，而且仍能区分出金属区域。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述，以便于本技术领域的技术人员理解本发明，且应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本发明构思的发明创造均在保护之列。

Claims (4)

1.一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，其特征在于，包括以下几个步骤：
步骤一、获取牙齿CT扫描投影图，用区域生长法对投影图进行金属区域分割；
步骤二、根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；
步骤三、根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；
步骤四、对修正后的图像重新进行重建，得到金属伪影校正后的CT图像。
2.根据权利要求1所述的一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，其特征在于，所述步骤一：用区域生长法对投影数据进行金属区域分割具体包括：
步骤(1.1)创建一个空白的种子图像，并获取种子点；设f(x,y)为包含金属区域的投影图，首先计算此投影图的均值M，然后选取与均值相关的一个系数δ作为阈值，对本张投影图中的金属区域进行标记，对于小于此阈值的点标记为种子点，从而获取初始的种子点图像Seed(x,y)；
Figure FDA0002875364450000011
步骤(1.2)对图像顺序扫描，找到第1个还没有归属的像素,设该像素为(x0,y0)；
步骤(1.3)以(x0,y0)为中心,考虑(x0,y0)的8邻域像素(x,y)，如果与(x0,y0)的灰度差小于阈值T,将(x,y)与(x0,y0)合并在同一区域内，作为新合并的像素；
步骤(1.4)以新合并的像素为中心,把它当作(x0,y0)返回到步骤(1.3)进行检测，直到区域不能进一步扩张；
步骤(1.5)重复步骤(1.2)-(1.4)，继续扫描直到图像中的每个点都有归属时，整个生长过程结束。
3.根据权利要求1所述的一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，其特征在于，所述步骤二：根据牙科CT的经验信息对提取的金属区域标记图像进行修正；具体包括：
对步骤一区域生长后种子图像进行连通域检测并统计每个连通域的面积大小，得到连通域图像BW(x,y)；根据先验信息对提取的金属区域进行删选，分别去除面积小于第一阈值和面积大于第二阈值的连通域，得到修正后的金属区域标记图像M(x,y)。
4.根据权利要求1所述的一种适用于牙科CT的金属伪影校正方法，其特征在于，所述步骤三：根据金属区域标记图像M(x,y)对原投影图f(x,y)中金属区域进行修正；具体包括：
对金属区域标记图像M(x,y)进行膨胀，计算原投影图f(x,y)中膨胀区域的均值与金属标记区域的均值的差值，并以差值作为参考量，将原始投影图中金属区域的像素值进行提亮，以差值的预定百分比作为参考量叠加到金属区域的像素值上，以缩小金属区域与周围组织区域的亮度差异；然后用插值法对金属的边缘区域进行过渡进行重建。
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