KR20220022328A - Method and Device for Correcting Metal Artifacts in CT Images - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 CT영상의 아티팩트 보정 방법 및 장치에 관한 것으로, 특히 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting an artifact of a CT image, and more particularly, to a method and apparatus for correcting a metal artifact of a CT image.
CT영상의 아티팩트(artifact) 영역에 대해 처리하는 방법으로 프로젝션(projection) 영상에서 임의의 값으로 채워 넣거나(inpainting), X-ray의 물리적 특성을 분석하여 이를 통해 직접적으로 금속 영역의 값을 교정하는(correction) 방법이 있다. As a method of processing the artifact area of a CT image, it is a method of directly correcting the value of a metal area by filling in a random value in a projection image (inpainting) or analyzing the physical characteristics of X-rays. (correction) There is a way.
Inpainting 방법론들은 제약과 계산 비용이 적어서 효율적이라는 장점이 있으나 실제 X-ray 의 물리적 특성을 고려하지 않았기에, 추가적인 artifact가 발생하거나 영상의 일부 정보가 손실되는 경우가 발생한다.Inpainting methodologies have the advantage of being efficient because they have fewer restrictions and computational costs, but because they do not consider the physical characteristics of the actual X-ray, additional artifacts or some information in the image may be lost.
correction 방법론의 경우, 처리 결과가 효과적이나 교정에 필요한 여러 제약 조건들이 요구되어, 이를 회피하기 위해 반복적으로 CT 재구성을 수행하면서 해당 값을 추정해 나가는 구조를 갖게 되고, 이로 인해 계산 비용이 매우 비효율적이게 된다.In the case of the correction methodology, the processing result is effective, but several constraints required for correction are required. do.
본 발명은 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법 및 장치에 관한 것으로 제1 프로젝션 데이터와 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 포함하여 비효율적인 반복적 재구성 구조를 탈피하여 연산량을 줄이는데 그 목적이 있다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting a metal artifact of a CT image, comprising the steps of reconstructing a first back-projection image and a second back-projection image of first projection data and second projection data, respectively, and the first back-projection image and An object of the present invention is to reduce the amount of computation by avoiding an inefficient iterative reconstruction structure, including generating an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated by using the second back-projection image.
본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 수 있다.Other objects not specified in the present invention may be additionally considered within the scope that can be easily inferred from the following detailed description and effects thereof.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법은, 프로세서가, 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계, 상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할하는 단계, 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 포함한다.In order to solve the above problems, a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention includes, by a processor, reconstructing a CT image including the artifact, and segmenting a metal region in the reconstructed CT image. , generating first projection data according to a metal region by calculating a ray transmission length along the metal region, generating second projection data related to an artifact around the metal region using the ray transmission length; reconstructing a first backprojection image and a second backprojection image of the first projection data and the second projection data, respectively, and the reconstructed CT image using the first backprojection image and the second backprojection image and generating an image having artifacts included in the attenuated image.
여기서, 상기 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계는, CT(컴퓨터단층촬영)을 통해 측정된 프로젝션 데이터들의 집합인 로(Raw) 사이노그램을 입력 받아 필터링을 통한 역투사 방법(FDK)을 이용하여 CT 영상을 재구성한다.Here, in the step of reconstructing the CT image including the artifact, a raw sinogram, which is a set of projection data measured through CT (computed tomography), is input and a reverse projection method (FDK) through filtering is performed. CT images are reconstructed using
여기서, 상기 순방향 투영을 통해 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계는, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계 및 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구하는 단계를 포함한다.Here, generating the first projection data by calculating the light transmission length along the metal region through the forward projection includes: deriving a projection error of the measured projection data in a linear form using the light transmission length and obtaining first projection data using the light transmission length from the projection error derived from the linear form.
여기서, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계는, 상기 광선 투과 길이와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수를 이용하여 제2 프로젝션 데이터를 계산한다.Here, the generating of the second projection data related to the artifacts around the metal region using the light transmission length includes calculating the second projection data using a material attenuation coefficient according to the light transmission length and energy.
여기서, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계는, 물질을 투과하는 길이에 연관된 감쇠 계수를 이용하여 추정 모델을 모델링 하는 단계 및 상기 추정 모델을 이용하여 상기 프로젝션 데이터의 상기 광선 투과 길이에 따른 감쇠 계수 변화량을 산출하고, 상기 감쇠 계수 변화량을 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 도출하는 단계를 포함한다.Here, the step of deriving the projection error of the measured projection data in a linear form using the light transmission length includes modeling an estimation model using an attenuation coefficient associated with a length through which the material passes, and using the estimation model and calculating an attenuation coefficient change amount according to the light transmission length of the projection data, and deriving a projection error of the measured projection data using the attenuation coefficient change amount.
여기서, 상기 물질을 투과하는 길이에 연관된 감쇠 계수를 이용하여 추정 모델을 모델링 하는 단계는, 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 한 픽셀에서의 측정된 감쇠 값을 고려하여 일정 길이만큼 상기 물질을 투과한 시점의 다색 X선 감쇠 계수를 산출하고, 상기 일정 길이의 변화에 따른 상기 다색 X선 감쇠 계수의 변화를 추정하여 추정 모델을 모델링한다.Here, the modeling of the estimation model using the attenuation coefficient related to the length of penetration of the material may include, in consideration of the attenuation value measured in one pixel of the measured projection data, the time point at which the material is transmitted by a certain length. A multi-color X-ray attenuation coefficient is calculated, and a change in the multi-color X-ray attenuation coefficient according to a change in the predetermined length is estimated to model an estimation model.
여기서, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계는, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터를 각각 역투영하고, 제1 프로젝션 계수와 제2 프로젝션 계수를 곱한다.Here, the step of reconstructing a first back-projection image and a second back-projection image of the first projection data and the second projection data, respectively, includes back-projecting the first projection data and the second projection data, respectively, The first projection coefficient is multiplied by the second projection coefficient.
여기서, 상기 제1 프로젝션 계수는, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되며, 상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수이다.Here, the first projection coefficient is calculated as a difference between the first parameter and the second parameter, wherein the first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is a material attenuation coefficient according to energy.
여기서, 상기 제2 프로젝션 계수는, 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값이다.Here, the second projection coefficient is a value indicating a scale for the artifact.
여기서, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계는, 상기 제2 프로젝션 계수를 변경하여 상기 금속 영역 내부의 컵핑(cupping) 아티팩트가 최소화되는 경우에 상기 아티팩트가 감쇠된 영상을 얻는다.Here, the generating of the image in which the artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated may include, when the cupping artifact inside the metal region is minimized by changing the second projection coefficient, the image in which the artifact is attenuated. to get
본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치는, 하나 이상의 인스트럭션을 저장하는 메모리 및 상기 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서를 포함하고, 상기 프로세서는, 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계, 상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할하는 단계, 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 수행한다.An apparatus for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention includes a memory storing one or more instructions and a processor executing the one or more instructions stored in the memory, wherein the processor includes the CT image including the artifact. reconstructing the CT image, segmenting the metal region in the reconstructed CT image, calculating a light transmission length along the metal region to generate first projection data according to the metal region, and using the light transmission length generating second projection data related to an artifact around the metal region; reconstructing a first backprojection image and a second backprojection image of the first projection data and the second projection data, respectively, and the first inverse An image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated is generated using the projection image and the second back-projection image.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 CT(컴퓨터단층촬영)을 통해 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계 및 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구하는 단계를 수행한다.Here, the processor may include: deriving a projection error of the projection data measured through CT (computed tomography) in a linear form using the light transmission length, and the light transmission length from the linear form derived projection error A step of obtaining the first projection data is performed using
여기서, 상기 프로세서는, 상기 광선 투과 길이와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수를 이용하여 제2 프로젝션 데이터를 계산하는 단계를 수행한다.Here, the processor calculates the second projection data using the material attenuation coefficient according to the light transmission length and energy.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터를 각각 역투영하고, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되는 제1 프로젝션 계수와 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값인 제2 프로젝션 계수를 곱하는 단계를 수행하고, 상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수이다.Here, the processor back-projects the first projection data and the second projection data, respectively, and a first projection coefficient calculated as a difference between the first parameter and the second parameter, and a second value indicating a scale for the artifact. and multiplying by a projection coefficient, wherein the first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is a material attenuation coefficient according to energy.
여기서, 상기 프로세서는, 상기 제2 프로젝션 계수를 변경하여 상기 금속 영역 내부의 컵핑(cupping) 아티팩트가 최소화되는 경우에 상기 아티팩트가 감쇠된 영상을 얻는 단계를 수행한다.Here, when the cupping artifact inside the metal region is minimized by changing the second projection coefficient, the processor obtains an image in which the artifact is attenuated.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 실시예들에 의하면, 제1 프로젝션 데이터와 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 포함하여 비효율적인 반복적 재구성 구조를 탈피하여 연산량을 줄일 수 있다.As described above, according to the embodiments of the present invention, the steps of reconstructing the first backprojection image and the second backprojection image respectively of the first projection data and the second projection data, and the first backprojection image and the second projection data 2 By using the back-projection image, the amount of computation can be reduced by avoiding the inefficient iterative reconstruction structure, including generating an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated.
여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급된다.Even if it is an effect not explicitly mentioned herein, the effects described in the following specification expected by the technical features of the present invention and their potential effects are treated as if they were described in the specification of the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치의 블록도이다.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법의 추정 모델을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 재구성된 CT 영상을 예로 들어 도시한 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 전체 과정을 예로 들어 도시한 것이다.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 결과를 설명하기 위한 도면이다.1 is a block diagram of an apparatus for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
2 to 4 are flowcharts for explaining a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
5 is a diagram for explaining an estimation model of a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
6 illustrates a CT image reconstructed according to a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention as an example.
7 is a diagram illustrating an overall process according to a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
8 to 13 are diagrams for explaining a result of a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
이하, 본 발명에 관련된 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 설명하는 실시예에 한정되는 것이 아니다. 그리고, 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 생략되며, 도면의 동일한 참조부호는 동일한 부재임을 나타낸다.Hereinafter, a method and apparatus for correcting a metal artifact in a CT image according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention may be embodied in various different forms, and is not limited to the described embodiments. In addition, in order to clearly explain the present invention, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals in the drawings indicate the same members.
이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다.The suffixes "module" and "part" for components used in the following description are given or mixed in consideration of only the ease of writing the specification, and do not have distinct meanings or roles by themselves.
본 발명은 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and apparatus for correcting metal artifacts in CT images.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치의 블록도이다.1 is a block diagram of an apparatus for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치(1)는 프로세서(10), 메모리(20), 영상 촬영부(30), I/O 인터페이스(40)를 포함한다.Referring to FIG. 1 , an
본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치(1)는 X-ray 의 물리적 특성을 분석하여 이로부터 프로젝션(projection) 영상의 정확한 교정을 통해 금속 아티팩트(metal artifact)를 효과적으로 감소시키기 위한 장치이다.The
CT 영상에서 금속 아티팩트(metal artifact)의 원인에는 여러 가지가 있지만, 가장 핵심적인 요인은 바로 빔 하드닝(beam hardening)이다. CT 영상을 만드는 대표적인 방법인 Filtered Back-projection(FBP)는 사용되는 X-ray가 단일 에너지로 구성된 monochromatic X-ray 를 가정하는데, 실제 장비에서는 물리적 구현의 한계로 인하여 polychromatic X-ray 를 사용한다. 여기서 beam hardening 이라는 변수가 발생하게 되고, metal artifact 라는 결과를 초래한다.There are many causes of metal artifacts in CT images, but the most important factor is beam hardening. Filtered Back-projection (FBP), which is a representative method of making CT images, assumes that the X-rays used are monochromatic X-rays composed of a single energy. However, in actual equipment, polychromatic X-rays are used due to limitations in physical implementation. Here, a variable called beam hardening occurs, resulting in a metal artifact.
Beam hardening에 의하여 각 프로젝션(projection)상에서 촬영 시 금속과 같은 고밀도 물질을 통과한 영역에서 실제 측정된 감쇠 정도가 기대보다 낮게 측정되는 것이 artifact를 일으키는 직접적인 요인이다. 이러한 영역에 대해 처리하는 여러가지 방법론들이 연구되어 왔고, 대표적으로 projection영상에서 임의의 값으로 채워 넣거나(inpainting), X-ray 의 물리적 특성을 분석하여 이를 통해 직접적으로 금속 영역의 값을 교정하는(correction) 방법들이 있다. Inpainting 방법론들은 기본적으로 correction 방법론들에 비해 제약과 계산 비용이 적어서 효율적이라는 장점을 갖는다. 허나 이들은 실제 X-ray 의 물리적 특성을 고려하지 않았기에, 추가적인 artifact 가 발생하거나 영상의 일부 정보가 손실되는 경우가 발생한다. 반면에 correction 방법론의 경우, 처리 결과가 매우 효과적이다. 다만 교정에 필요한 여러 제약 조건들이 요구되어, 이를 회피하기 위해 반복적으로 CT 재구성을 수행하면서 해당 값을 추정해 나가는 구조를 갖게 되고, 이로 인해 계산 비용이 매우 비효율적이게 된다. The direct factor causing artifacts is that the actual measured attenuation is lower than expected in the area that has passed through a high-density material such as metal when shooting on each projection by beam hardening. Various methodologies for processing these areas have been studied, representatively filling in the projection image with arbitrary values (inpainting) or analyzing the physical properties of X-rays and directly correcting the values of the metal area through this (correction) ), there are ways. Inpainting methodologies have the advantage of being more efficient than the correction methodologies because they have fewer restrictions and computational costs. However, since they do not consider the physical characteristics of the actual X-ray, additional artifacts may occur or some information of the image may be lost. On the other hand, in the case of the correction methodology, the processing result is very effective. However, several constraints required for calibration are required, and in order to avoid this, a structure in which a corresponding value is estimated while repeatedly performing CT reconstruction is obtained, which makes the calculation cost very inefficient.
본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치(1)는 Constrained beam-hardening estimator(CBHE)를 통해 이상적인 CT 결과와 실제 계산된 결과와의 차이를 계산하는데, 고정된 횟수의 CT 재구성을 수행하고 난 후 선형 최적화(linear optimization)를 통하여 CBHE의 unknown parameter를 식별함으로써 비효율적인 반복적 재구성 구조를 탈피하여 보다 효율적인 구조를 가지게 된다.The
프로세서(10)는 상기 피검자를 촬영한 CT 영상으로부터 상기 피검자의 3D 모델링 영상을 생성하는 방법을 수행한다.The
프로세서(10)는 기능에 따라 복수 개의 모듈들로 구분될 수도 있고, 하나의 프로세서에서 기능들을 수행할 수도 있다.The
프로세서(10)는, 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계, 상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할하는 단계, 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 수행한다.The
메모리(20)는 프로세서(10)의 처리 및 제어를 위한 프로그램들(하나 이상의 인스트럭션들)을 저장할 수 있다.The memory 20 may store programs (one or more instructions) for processing and controlling the
영상 촬영부(30)는 팬텀 또는 진단하고자 하는 피검자의 CT 영상을 촬영하여, 프로세서로 전송한다.The
I/O 인터페이스(40)는 시스템 또는 장비를 연결 할 수 있는 연결매체를 장착할 수 있는 장치로서 본 발명에서는 영상 촬영부와 프로세서를 연결한다.The I/O interface 40 is a device capable of mounting a connection medium capable of connecting a system or equipment, and in the present invention, an image capturing unit and a processor are connected.
본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법은 하기 도 2 내지 도 4에서 상세히 설명한다.A method of correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 2 to 4 below.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.2 to 4 are flowcharts for explaining a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법은 프로세서가, 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계(S100)에서 시작한다.Referring to FIG. 2 , in the method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention, the processor reconstructs a CT image including the artifact ( S100 ).
아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계(S100)는, CT(컴퓨터단층촬영)을 통해 측정된 프로젝션 데이터들의 집합인 로(Raw) 사이노그램을 입력 받아 필터링을 통한 역투사 방법(FDK)을 이용하여 CT 영상을 재구성한다.The step (S100) of reconstructing a CT image including artifacts is to receive a raw sinogram, which is a set of projection data measured through CT (computed tomography), and perform a reverse projection method (FDK) through filtering. CT images are reconstructed using
단계 S200에서 상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할한다.In step S200, a metal region is divided in the reconstructed CT image.
이 때 사용될 수 있는 금속 추출 알고리즘은 임계값(threshold) 기반의 알고리즘과 액티브 컨투어(active contour) 기반의 알고리즘 등을 사용할 수 있다.In this case, the metal extraction algorithm that can be used may use a threshold-based algorithm, an active contour-based algorithm, and the like.
단계 S300에서 순방향 투영을 통해 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성한다.In step S300, a light transmission length is calculated along the metal region through forward projection to generate first projection data according to the metal region.
단계 S400에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성한다.In step S400, second projection data related to the artifact around the metal region is generated using the light transmission length.
구체적으로, 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수를 이용하여 제2 프로젝션 데이터를 계산한다.Specifically, the second projection data is calculated using a material attenuation coefficient according to the light transmission length and energy from the projection error derived in the linear form.
단계 S500에서 필터링을 통한 역투사 방법(FDK)을 이용하여 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성한다.In step S500 , a first backprojection image and a second backprojection image of the first projection data and the second projection data are reconstructed using a backprojection method through filtering (FDK), respectively.
구체적으로, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터를 각각 역투영하고, 제1 프로젝션 계수와 제2 프로젝션 계수를 곱한다.Specifically, the first projection data and the second projection data are respectively inversely projected and multiplied by the first projection coefficient and the second projection coefficient.
여기서, 상기 제1 프로젝션 계수는, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되며, 상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수이다.Here, the first projection coefficient is calculated as a difference between the first parameter and the second parameter, wherein the first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is a material attenuation coefficient according to energy.
상기 제2 프로젝션 계수는, 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값이다.The second projection coefficient is a value indicating a scale for the artifact.
단계 S600에서 선형 최적화를 통해 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성한다.In step S600, an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated is generated using the first back-projected image and the second back-projected image through linear optimization.
구체적으로, 상기 제2 프로젝션 계수를 변경하여 상기 금속 영역 내부의 컵핑(cupping) 아티팩트가 최소화되는 경우에 아티팩트가 감쇠된 영상을 얻는다.Specifically, when the cupping artifact inside the metal region is minimized by changing the second projection coefficient, an image in which the artifact is attenuated is obtained.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에서 순방향 투영을 통해 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계(S300)는, 단계 S310에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출한다.Referring to FIG. 3 , in the method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention, the first projection data is obtained by calculating the light transmission length along the metal region through forward projection. In the generating step (S300), a projection error of the measured projection data is derived in a linear form by using the light transmission length in step S310.
단계 S320에서 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구한다.First projection data is obtained by using the light transmission length from the projection error derived in the linear form in step S320.
도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에서 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계(S310)는, 단계 S311에서 물질을 투과하는 길이에 연관된 감쇠 계수를 이용하여 추정 모델을 모델링한다.4, in the method for correcting metal artifacts of a CT image according to an embodiment of the present invention, the projection error of the measured projection data is derived in a linear form by using the light transmission length In step S310, the estimation model is modeled using the attenuation coefficient associated with the length through which the material passes in step S311.
구체적으로, 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 한 픽셀에서의 측정된 감쇠 값을 고려하여 일정 길이만큼 상기 물질을 투과한 시점의 다색 X선 감쇠 계수(Polychromatic X-ray attenuation coefficient)를 산출하고, 상기 일정 길이의 변화에 따른 상기 다색 X선 감쇠 계수의 변화를 추정하여 추정 모델을 모델링한다.Specifically, a polychromatic X-ray attenuation coefficient at the point in time when the material is transmitted for a predetermined length is calculated in consideration of the attenuation value measured in one pixel of the measured projection data, and the predetermined length An estimation model is modeled by estimating the change of the multi-color X-ray attenuation coefficient according to the change of .
Beam hardening 은 물질을 통과하는 중간에 지속적으로 발생하는 것이기에, 감쇠 계수는 물질을 통과하는 길이에 연관되어 있고, 이에 따라 모델링이 가능하다.Since beam hardening occurs continuously in the middle of passing through the material, the damping coefficient is related to the length through the material and can be modeled accordingly.
상기 수학식 1과 수학식 2에서 P는 projection 영상의 한 pixel 에서의 측정된 감쇠 값을 의미한다. 그리고 
I(E,l)은 물질 m을 길이 l만큼 통과한 시점의 polychromatic X-ray 에서 에너지 E를 갖는 광자들의 양 (intensity) 를 나타내는 것으로 Beer-Lambert law 에 의해 
여기에서, 광선 투과 길이 l에 따라 모델화한 다색 X선 감쇠 계수 (polychromatic X-ray attenuation coefficient)를 이용하여 감쇠 계수의 변화를 추정한다. 먼저 
단계 S312에서 상기 추정 모델을 이용하여 상기 프로젝션 데이터의 상기 광선 투과 길이에 따른 감쇠 계수 변화량을 산출하고, 상기 감쇠 계수 변화량을 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 도출한다.In step S312, an attenuation coefficient change amount according to the light transmission length of the projection data is calculated using the estimation model, and a projection error of the measured projection data is derived using the attenuation coefficient change amount.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법의 추정 모델을 설명하기 위한 도면이다.5 is a diagram for explaining an estimation model of a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 5를 참조하면, 
이때 E M 은 polychromatic X-ray 를 구성하는 광자들이 갖는 에너지 중에 가장 최대값을 의미한다. 여기서 e m (l)은 감쇠 계수 변화량으로, 투과 길이 l인 시점에서 감쇠 계수의 감소된 정도를 나타낸다. 이로부터 projection 상의 오차인 투영 오차 ψ m (l)는 수학식 3을 이용하여 계산할 수 있다.In this case, E M means the maximum value among the energies of photons constituting polychromatic X-rays. Here, e m (l) is the amount of change in the attenuation coefficient, and indicates the degree of decrease in the attenuation coefficient at the time point of the transmission length l . From this, the projection error ψ m (l), which is an error on the projection, can be calculated by using Equation (3).
여기서 
여기서, ψ m,1 (l)는 제1 프로젝션 데이터, ψ m,2 (l)는 제2 프로젝션 데이터이다.Here, ψ m,1 (l) is the first projection data, and ψ m,2 (l) is the second projection data.
광선 투과 길이 l를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하고, 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구하게 된다.A projection error of the measured projection data is derived in a linear form using the light transmission length l , and the first projection data is obtained by using the light transmission length from the projection error derived in the linear form.
또한, 광선 투과 길이 l와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수
교정된 projection 인 P+ψ m (l)을 이용하여 CT 재구성을 수행하면 수학식 5와 같이 정리된다.When CT reconstruction is performed using the corrected projection P+ψ m (l) , it is arranged as in Equation 5.
여기서, R -1 는 FBP 연산자를 나타내며, f CT 는 R -1 (P)로 교정하기 전의 CT 영상(uncorrected CT) 를 의미한다. Here, R -1 denotes an FBP operator, and f CT denotes a CT image before correction with R -1 (P) (uncorrected CT).
여기서 
β는 제1 프로젝션 계수이고, α는 제2 프로젝션 계수이다.β is the first projection coefficient, and α is the second projection coefficient.
상기 제1 프로젝션 계수는, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되며, 상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수이다.The first projection coefficient is calculated as a difference between the first parameter and the second parameter, wherein the first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is a material attenuation coefficient according to energy.
상기 제2 프로젝션 계수는, 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값이다.The second projection coefficient is a value indicating a scale for the artifact.
상기 수학식 5의 각 요소들에 대한 예시는 하기 도 6에 나타난다.An example of each element of Equation 5 is shown in FIG. 6 below.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 재구성된 CT 영상을 예로 들어 도시한 것이다.6 is a view illustrating a CT image reconstructed according to a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 6의 (a), (b), (c)는 각각 f CT , R -1 (ψ m,1 (l)), R -1 (ψ m,2 (l))를 의미하며, 각 요소의 특성을 보여준다.6 (a), (b), (c) means f CT , R -1 (ψ m,1 (l)) , R -1 (ψ m,2 (l)) , respectively, and each element show the characteristics of
여기서, f CT 는 아티팩트가 포함된 재구성된 CT 영상을 의미하고, R -1 (ψ m,1 (l))는 제1 역투영 영상, R -1 (ψ m,2 (l))은 제2 역투영 영상을 의미한다.Here, f CT denotes a reconstructed CT image including artifacts, R -1 (ψ m,1 (l)) is the first backprojection image, and R -1 (ψ m,2 (l)) is the second 2 Refers to a back-projected image.
도 6의 (c)의 경우 금속 인공물 모양이 거꾸로 되어 있다. 이는 금속 영역 주위의 줄무늬 아티팩트 및 금속 영역 내부의 컵핑 아티팩트의 수정과 직접 관련이 있다.In the case of (c) of Figure 6, the shape of the metal artifact is inverted. This is directly related to the correction of streak artifacts around metal areas and cupping artifacts inside metal areas.
도 6의 (b)는 균일한 금속 영역의 모양을 가지며 금속 영역에서 R -1 (ψ m,2 (l))만큼 감소 된 강도를 보상한다.Fig. 6(b) has a uniform shape of the metal region and compensates for the strength reduced by R −1 (ψ m,2 (l)) in the metal region.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 전체 과정을 예로 들어 도시한 것이다.7 is a diagram illustrating an overall process according to a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법의 MAR 알고리즘의 순서를 나타낸 것이다.7 is a diagram illustrating a sequence of the MAR algorithm of a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
MAR 알고리즘의 순서는 상기 도 2 내지 도 4에 나타난 바와 같다.The order of the MAR algorithm is as shown in FIGS. 2 to 4 above.
상기 수학식 5에서 주어져야 하는 파라미터(parameter)는 
여기서 l은 물질 m에 대한 투과 길이로, 분할된 금속 영역을 이용하여 각 projection 상의 광선 투과 길이를 계산하는 단계에서 획득한다. 
마지막 α는 CBHE 로부터 실제 artifact 에 대한 scale 을 의미하는 값으로, CT 영상의 금속 영역 내에 발생하는 cupping artifact (CT 결과 영상에 균일한 물질에 대해 내부로 갈수록 값이 낮아져 profile 상으로 움푹 패인 컵 모양처럼 나타나는 허상물) 가 가장 최소화되는 경우를 찾음으로써 식별할 수 있다. 아래는 cupping artifact가 최소가 되는 경우에 값이 최소가 되는 비용 함수 (cost function) 이다.The last α is a value from the CBHE to the actual artifact scale, and cupping artifacts occurring in the metal region of the CT image (for a uniform material in the CT result image, the value decreases toward the inside, like a cup-shaped recessed profile. It can be identified by finding the case where the virtual artifacts that appear) are minimized the most. Below is a cost function whose value is minimized when the cupping artifact is minimized.
여기서, SD는 표준편차를 나타내는 연산자이고, M(x)는 금속 영역은 1, 기타 영역은 0으로 되어있는 mask 영상이다.Here, SD is an operator representing the standard deviation, and M(x) is a mask image in which the metal area is 1 and the other areas are 0.
도 8 내지 도 13은 본 발명의 일 실시예에 따른 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법에 따른 결과를 설명하기 위한 도면이다.8 to 13 are diagrams for explaining a result of a method for correcting a metal artifact of a CT image according to an embodiment of the present invention.
도 8은 소프트웨어 팬텀의 아티팩트 감소를 보여준다. 도 8의 첫 번째 열은 비교를 위한 ground-truth 이미지이다.8 shows the artifact reduction of software phantom. The first column of FIG. 8 is a ground-truth image for comparison.
맨 윗줄은 각각의 비금속, 2개의 구리(Cu) 임플란트, 2 개의 철(Fe) 임플란트 및 2 개의 티타늄(Ti) 임플란트에 대한 보정되지 않은 이미지를 보여준다.The top row shows the uncorrected images for each non-metal, two copper (Cu) implants, two iron (Fe) implants and two titanium (Ti) implants.
맨 아래 줄에는 제안된 아티팩트 축소 방법을 적용하여 수정된 각 이미지가 표시된다. 모든 결과는 흰색 줄무늬와 어두운 그림자 밴드가 있는 인공물이 명확하게 제거되고 인공물에 의해 가려진 형태학적 정보가 완전히 드러난 것을 확인할 수 있다.The bottom line shows each image modified by applying the proposed artifact reduction method. All the results confirm that the artifacts with white streaks and dark shadow bands are clearly removed, and the morphological information hidden by the artifacts is fully revealed.
표 1은 각 방법의 품질 (NRMSD) 및 속도 (시간)를 보여준다. 제안된 방법은 FBP 반복 횟수가 낮아 BCMAR보다 최상의 품질과 속도를 보여준다.Table 1 shows the quality (NRMSD) and speed (time) of each method. The proposed method shows the best quality and speed than BCMAR because the number of FBP iterations is low.
도 9는 LIMAR, BCMAR 및 제안된 Cu 임플란트 팬텀 방법을 비교한 것이다.9 is a comparison of LIMAR, BCMAR and the proposed Cu implant phantom method.
상단 행은 각 방법의 재구성 결과를 보여주고, 두 번째 행은 참조 이미지에 대한 각 결과의 차이 이미지를 보여준다. FDK를 제외한 모든 방법은 참조 이미지에 표시된 빔 경화 아티팩트를 줄였다. 그러나 LIMAR의 경우 금속 영역 주변의 형태 학적 정보가 손실되고 2 차 아티팩트가 새로 도입된 것을 확인할 수 있다.The top row shows the reconstruction result of each method, and the second row shows the difference image of each result with respect to the reference image. All methods except FDK reduced the beam hardening artifact shown in the reference image. However, in the case of LIMAR, it can be confirmed that the morphological information around the metal region is lost and secondary artifacts are newly introduced.
제안된 방법은 FBP 반복 횟수가 낮아 BCMAR보다 최상의 품질과 속도를 보여준다.The proposed method shows the best quality and speed than BCMAR because the number of FBP iterations is low.
도 10은 TriTiPhantom (위)과 JawEquivPhantom (아래)의 두 가지 하드웨어 팬텀에 대해 제안된 방법을 사용한 실험 결과를 보여준다. 왼쪽 열에는 수정되지 않은, 수정 된 R -1 (ψ m,1 (l)), R -1 (ψ m,2 (l))가 표시된다.10 shows experimental results using the proposed method for two hardware phantoms, TriTiPhantom (top) and JawEquivPhantom (bottom). The left column shows the unmodified, modified R -1 (ψ m,1 (l)) and R -1 (ψ m,2 (l)) .
도 11 및 도 12는 LIMAR, BCMAR 및 TriTiPhantom 및 JawEquivPhantom에 대해 제안 된 방법 간의 비교 결과를 각각 보여준다. LIMAR의 경우 확대 결과(도 13)에서 볼 수 있듯이 금속 영역 주변의 정보를 신뢰할 수 없으므로 MAD를 평가하지 않았다.Figures 11 and 12 show the comparison results between LIMAR, BCMAR and the proposed methods for TriTiPhantom and JawEquivPhantom, respectively. In the case of LIMAR, as can be seen from the enlarged result (FIG. 13), MAD was not evaluated because the information around the metal region was unreliable.
표 2 및 3은 BCMAR의 정량적 결과 및 제안 된 방법을 보여준다. 보정되지 않은 이미지의 균일 한 rROI (도 11 및 12의 제1 박스 표시)를 참조하여 ROI (도 11 및 12의 제2 박스 표시)에 대해 MAD를 계산하였다. 두 결과 모두에서 제안된 방법은 BCMAR보다 품질이 약간 우수하다. CNR은 도 13에서 원으로 표시된 부분으로 계산된다. LIMAR의 CNR 값은 수정되지 않은 CT보다 낮다. 관련된 금속 유형의 수가 증가함에 따라, 수행 될 FBP 작업의 수가 증가하여 BCMAR의 실행 시간 및 제안 된 방법이 증가됨을 확인할 수 있다. 시간은 Intel i7-6700 3.4GHz CPU, 32GB RAM 및 NVIDIA GeForce GTX 1080으로 구성된 시스템에서 측정된 것이다.Tables 2 and 3 show the quantitative results of BCMAR and the proposed method. The MAD was calculated for the ROI (second boxed in FIGS. 11 and 12) with reference to the uniform rROI of the uncorrected image (indicated by the first box in FIGS. 11 and 12). In both results, the proposed method has slightly better quality than BCMAR. CNR is calculated by the circled portion in FIG. 13 . The CNR value of LIMAR is lower than that of uncorrected CT. As the number of metal types involved increases, the number of FBP operations to be performed increases, confirming that the execution time of BCMAR and the proposed method are increased. Times are measured on a system configured with an Intel i7-6700 3.4GHz CPU, 32GB RAM and NVIDIA GeForce GTX 1080.
이상의 설명은 본 발명의 일 실시예에 불과할 뿐, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 구현할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 전술한 실시예에 한정되지 않고 특허 청구 범위에 기재된 내용과 동등한 범위 내에 있는 다양한 실시 형태가 포함되도록 해석되어야 할 것이다.The above description is only one embodiment of the present invention, and those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains will be able to implement it in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention. Therefore, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and should be construed to include various embodiments within the scope equivalent to the content described in the claims.
Claims (15)
상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할하는 단계;
상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계;
상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계;
상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계; 및
상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 CT영상에서 금속 아티팩트 보정 방법.reconstructing, by the processor, a CT image including artifacts;
segmenting a metal region in the reconstructed CT image;
generating first projection data according to the metal region by calculating a light transmission length along the metal region;
generating second projection data related to artifacts around the metal region using the light transmission length;
reconstructing a first inverse-projection image and a second inverse-projection image of the first projection data and the second projection data, respectively; and
generating an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated by using the first back-projection image and the second back-projection image;
상기 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계는,
CT(컴퓨터단층촬영)을 통해 측정된 프로젝션 데이터들의 집합인 로(Raw) 사이노그램을 입력 받아 필터링을 통한 역투사 방법(FDK)을 이용하여 CT 영상을 재구성하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.The method of claim 1,
Reconstructing the CT image including the artifact comprises:
Metal of CT image, characterized in that it receives a raw sinogram, which is a set of projection data measured through CT (computed tomography), and reconstructs a CT image using a reverse projection method (FDK) through filtering Artifact correction method.
상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계는,
상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계; 및
상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.3. The method of claim 2,
The step of generating the first projection data by calculating the light transmission length along the metal region,
deriving a projection error of the measured projection data in a linear form using the light transmission length; and
and obtaining first projection data using the light transmission length from the projection error derived from the linear form.
상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계는,
상기 광선 투과 길이와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수를 이용하여 제2 프로젝션 데이터를 계산하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.4. The method of claim 3,
generating second projection data related to an artifact around the metal region using the light transmission length,
The method for correcting a metal artifact of a CT image, characterized in that the second projection data is calculated using the material attenuation coefficient according to the light transmission length and energy.
상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계는,
물질을 투과하는 길이에 연관된 감쇠 계수를 이용하여 추정 모델을 모델링 하는 단계; 및
상기 추정 모델을 이용하여 상기 프로젝션 데이터의 상기 광선 투과 길이에 따른 감쇠 계수 변화량을 산출하고, 상기 감쇠 계수 변화량을 이용하여 상기 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 도출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.4. The method of claim 3,
The step of deriving the projection error of the measured projection data in a linear form using the light transmission length comprises:
modeling an estimation model using an attenuation coefficient associated with a length of penetration through a material; and
calculating an attenuation coefficient variation according to the light transmission length of the projection data using the estimation model, and deriving a projection error of the measured projection data using the attenuation coefficient variation. A method for correcting metal artifacts in CT images.
상기 물질을 투과하는 길이에 연관된 감쇠 계수를 이용하여 추정 모델을 모델링 하는 단계는,
상기 측정된 프로젝션 데이터들의 한 픽셀에서의 측정된 감쇠 값을 고려하여 일정 길이만큼 상기 물질을 투과한 시점의 다색 X선 감쇠 계수를 산출하고,
상기 일정 길이의 변화에 따른 상기 다색 X선 감쇠 계수의 변화를 추정하여 추정 모델을 모델링하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.6. The method of claim 5,
The step of modeling the estimation model using the attenuation coefficient related to the length of penetration through the material,
Calculate the polychromatic X-ray attenuation coefficient at the point in time when the material has passed through the material for a certain length in consideration of the attenuation value measured in one pixel of the measured projection data,
The method for correcting metal artifacts in a CT image, characterized in that the estimation model is modeled by estimating the change in the multicolor X-ray attenuation coefficient according to the change in the predetermined length.
상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계는,
상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터를 각각 역투영하고, 제1 프로젝션 계수와 제2 프로젝션 계수를 곱하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.5. The method of claim 4,
Reconstructing a first back-projection image and a second back-projection image of the first projection data and the second projection data, respectively, may include:
The method for correcting a metal artifact of a CT image, characterized in that the first projection data and the second projection data are respectively reverse-projected and multiplied by the first projection coefficient and the second projection coefficient.
상기 제1 프로젝션 계수는, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되며,
상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수인 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.8. The method of claim 7,
The first projection coefficient is calculated as a difference between the first parameter and the second parameter,
The first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is a material attenuation coefficient according to energy.
상기 제2 프로젝션 계수는, 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값인 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.8. The method of claim 7,
and the second projection coefficient is a value indicating a scale for the artifact.
상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계는,
상기 제2 프로젝션 계수를 변경하여 상기 금속 영역 내부의 컵핑(cupping) 아티팩트가 최소화되는 경우에 상기 아티팩트가 감쇠된 영상을 얻는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 방법.8. The method of claim 7,
The step of generating an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated,
and obtaining an image in which the artifact is attenuated when cupping artifacts inside the metal region are minimized by changing the second projection coefficient.
상기 메모리에 저장된 하나 이상의 인스트럭션을 실행하는 프로세서;를 포함하고,
상기 프로세서는, 아티팩트를 포함하는 CT 영상을 재구성하는 단계, 상기 재구성된 CT 영상에서 금속 영역을 분할하는 단계, 상기 금속 영역을 따라 광선 투과 길이를 계산하여 금속 영역에 따른 제1 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 상기 금속 영역 주변의 아티팩트와 관련된 제2 프로젝션 데이터를 생성하는 단계, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터 각각의 제1 역투영 영상과 제2 역투영 영상을 각각 재구성하는 단계 및 상기 제1 역투영 영상 및 제2 역투영 영상을 이용하여, 상기 재구성된 CT영상에 포함되는 아티팩트가 감쇠된 영상을 생성하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치.a memory storing one or more instructions; and
Including; a processor that executes one or more instructions stored in the memory;
The processor may include: reconstructing a CT image including artifacts; segmenting a metal region in the reconstructed CT image; calculating a light transmission length along the metal region to generate first projection data according to the metal region generating second projection data related to an artifact around the metal region using the light transmission length; Metal of a CT image, characterized in that performing the steps of reconstructing each of , and generating an image in which artifacts included in the reconstructed CT image are attenuated using the first and second backprojected images. Artifact Correction Device.
상기 프로세서는, 상기 광선 투과 길이를 이용하여 CT(컴퓨터단층촬영)을 통해 측정된 프로젝션 데이터들의 투영 오차를 선형 형태로 도출하는 단계 및 상기 선형 형태로 도출된 투영 오차에서 상기 광선 투과 길이를 이용하여 제1 프로젝션 데이터를 구하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치.12. The method of claim 11,
The processor is configured to derive a projection error of the projection data measured through CT (computed tomography) in a linear form using the light transmission length, and using the light transmission length from the projection error derived in the linear form An apparatus for correcting a metal artifact of a CT image, characterized in that performing the step of obtaining the first projection data.
상기 프로세서는, 상기 광선 투과 길이와 에너지에 따른 물질 감쇠 계수를 이용하여 제2 프로젝션 데이터를 계산하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치.13. The method of claim 12,
wherein the processor calculates the second projection data by using the material attenuation coefficient according to the light transmission length and energy.
상기 프로세서는, 상기 제1 프로젝션 데이터와 상기 제2 프로젝션 데이터를 각각 역투영하고, 제1 파라미터와 제2 파라미터의 차로 계산되는 제1 프로젝션 계수와 상기 아티팩트에 대한 스케일을 의미하는 값인 제2 프로젝션 계수를 곱하는 단계를 수행하고,
상기 제1 파라미터는, 다색 X선의 스펙트럼이고, 상기 제2 파라미터는, 에너지에 따른 물질 감쇠 계수인 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치.14. The method of claim 13,
The processor back-projects the first projection data and the second projection data, respectively, and a first projection coefficient calculated as a difference between the first parameter and the second parameter and a second projection coefficient that is a value indicating a scale for the artifact Multiply by ,
The first parameter is a spectrum of polychromatic X-rays, and the second parameter is an energy-dependent material attenuation coefficient.
상기 프로세서는, 상기 제2 프로젝션 계수를 변경하여 상기 금속 영역 내부의 컵핑(cupping) 아티팩트가 최소화되는 경우에 상기 아티팩트가 감쇠된 영상을 얻는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 CT영상의 금속 아티팩트 보정 장치.15. The method of claim 14,
wherein the processor changes the second projection coefficient to obtain an image in which the artifact is attenuated when a cupping artifact inside the metal region is minimized. .
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