一种能谱CT图像的恢复处理方法技术

本发明专利技术公开一种能谱CT图像的恢复处理方法，其包括步骤：获取低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh，分别对低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh进行CT图像重建，获得低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh；将低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行合成处理，得到合成CT图像μcom；设置加权平均滤波器，利用加权平均滤波器结合合成CT图像μcom分别对低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行加权平均滤波处理，分别获得恢复后最终的高能量CT图像μlow(restored)和低能量CT图像μhigh(restored)。本发明专利技术能够快速高效地获取到高质量的能谱CT图像，在使用低剂量发射的同时，仍能保证产生高质量的CT图像，具有很好的鲁棒性，能够有效的消除图像噪声和抑制伪影。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开一种能谱CT图像的恢复处理方法，其包括步骤：获取低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh，分别对低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh进行CT图像重建，获得低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh；将低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行合成处理，得到合成CT图像μcom；设置加权平均滤波器，利用加权平均滤波器结合合成CT图像μcom分别对低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行加权平均滤波处理，分别获得恢复后最终的高能量CT图像μlow(restored)和低能量CT图像μhigh(restored)。本专利技术能够快速高效地获取到高质量的能谱CT图像，在使用低剂量发射的同时，仍能保证产生高质量的CT图像，具有很好的鲁棒性，能够有效的消除图像噪声和抑制伪影。【专利说明】一种能谱CT图像的恢复处理方法
本专利技术涉及医学图像处理技术，尤其是涉及一种能谱CT图像的恢复处理方法。
技术介绍
近些年来，病人接受CT检查时所接受的放射剂量及其相关的癌症风险，正越来越受到关注。随着能谱CT在临床中广泛应用，新的CT设备的使用造成更大的X射线使用剂量，使得人们越来越关注于CT剂量对人体的潜在危害以及如何在保证图像质量的前提下最大限度地降低X射线使用剂量。低剂量条件下的能谱CT成像才能具有临床生命力，所以我们必须寻找高效的低剂量成像的方法。当前，从硬件上，探测器高效的X线利用率，良好的光电匹配性能以及高精度的数据采集系统都有助于剂量的降低。从重建技术角度，在重建过程中合理选择滤波函数或者迭代约束项，重建图像域恢复。具体到恢复方法，目前较为流行的包括TV最小化的恢复方法、基于偏微方程的恢复方法等。这些方法都能重建出更低噪声、更高分辨率的图像，同样有助于降低X线剂量，但不可避免地带来图像模糊和图像细节的损失，而且，由于能谱CT投影数据量庞大，重建计算耗时长，难以满足临床中实时交互的要求。因此，研究新的图像处理算法对于提高能谱CT图像质量同时保持细节信息十分重要。近些年，随着数学理论和图像分析技术的发展，基于冗余数据和图像相似性的恢复方法迅速得到了人们的关注。最具代表性的是A.Buades提出的非局部均值方法，它采用了图像的自然冗余，利用每幅图像中相似区域进行去噪，可以对细节和边缘信息得到了较好的保留。目前，有关利用非局部均值的图像恢复技术方案，已有较多专利申请如CN201110091450.CN201010271499和CN200810125299等“。但是这些方法均根据图像自身的冗余性进行去噪处理，没有引入合适的先验图像。另外，CN200720077448提出了一种基于标准剂量图像冗余信息的低剂量CT图像重建方法，该方法由先前的扫描数据给出一幅正常剂量的图像，再进行一次低剂量CT扫描，并将正常剂量的图像和低剂量CT图像进行配准，然后再通过图像块之间的相似性进行去噪。综上，现有的实现低剂量能谱CT图像成像的方法主要有两类。其中一个简单的方法是在数据采集过程中尽可能的降低毫安秒(mAs)或千伏峰值参数(或减少所投射到身体的X射线能量)。毫安秒的降低会导致能谱投影数据中光子噪声强度大幅度增加且电子噪声的影响更为突出；千伏峰值参数的降低则会因X射线的穿透力下降而造成重建图像中射束硬化伪影的产生。另一个是利用投影数据噪声的统计特性对实际的低剂量成像系统进行建模，采用迭代算法对测量数据进行重建，改善最终图像的噪声，提高重建图像的空间分辨率。由于能谱CT投影数据量庞大，造成计算量太大，重建时间非常长，其中最耗时的部分是系统光学模型的建立，虽然可以改善最终图像的噪声，但是还是难以满足临床中实时交互的要求。
技术实现思路
本专利技术提出一种计算简单、实现快速、具有很好的鲁棒性且在噪声消除和伪影抑制两方面性能优良的能谱CT图像的恢复处理方法，以解决目前能谱CT图像恢复存在计算量大和重建时间非常长等缺陷的技术问题。本专利技术采用如下技术方案实现:一种能谱CT图像的恢复处理方法，其包括步骤:获取低能量CT投影数据ylOTt和高能量CT投影数据yhigh，分别对低能量CT投影数据ylov和高能量CT投影数据yhigh进行CT图像重建，获得低能量CT图像μ low和高能量CT图像 Ji high ;将低能量CT图像μ low和高能量CT图像μ high进行合成处理，得到合成CT图像Ucom。设置加权平均滤波器，利用加权平均滤波器结合合成CT图像μ C0ffl分别对低能量CT图像μ low和高能量CT图像μ high进行加权平均滤波处理，分别获得恢复后最终的高能量CT图像low (restored)和低能量CT图像 high(restored) °其中，设置加权平均滤波器的计算公式为^ restored W U com，U restored ?Ι.CT图像μ 10w或高能量CT图像μ high时就能分别计算出最终的高能量CT图像μ low(restored)和低能量CT图像 high (restored);其中，w为权重因子。其中，权重因子w为非局部权重。其中，确定权重因子w的计算包括:(a)在初始能量图像和合成图像中分别选择一个相同的包含图像中几何信息的大方形邻域，在每个大方形邻域内选择一个位置且大小相同的小正方形邻域，通过相似性测度计算两个小正方形邻域的欧氏距离；(b)在选定的小正方形邻域内进行两像素间的灰度值比较同时，利用两像素间的相似性来刻画两像素关系中的权值量。其中，相似性测度采用两像素点邻域内所有像素点灰度值的加权欧几里德距离的反比例函数。其中，权重因子w与初始能量图像和合成CT图像μ com的关系为:【权利要求】1.一种能谱CT图像的恢复处理方法，其特征在于，包括步骤:获取低能量CT投影数据yiOTt和高能量CT投影数据yhigh，分别对低能量CT投影数据yiOTt和高能量CT投影数据yhigh进行CT图像重建，获得低能量CT图像μ low和高能量CT图像卩 high ;将低能量CT图像μ low和高能量CT图像μ high进行合成处理，得到合成CT图像μ com ；设置加权平均滤波器，利用加权平均滤波器结合合成CT图像μ C0ffl分别对低能量CT图像μ?Μ和高能量CT图像μ !^!^进行加权平均滤波处理，分别获得恢复后最终的高能量CT图像Ii low (restored)和低能量CT图像μ high(restored) °2.根据权利要求1所述一种能谱CT图像的恢复处理方法，其特征在于，设置加权平均滤波器的计算公式为μ restored=W.μ com, μ restored为低能量CT图像μ low或高能量CT图像y high时就能分别计算出最终的闻能量CT图像μ 10w(restored)和低能量CT图像μhigh(restored) ? 其中，W为权重因子。3.根据权利要求2所述一种能谱CT图像的恢复处理方法，其特征在于，权重因子w为非局部权重。4.根据权利要求2所述一种能谱CT图像的恢复处理方法，其特征在于，确定权重因子w的计算包括: (a)在初始能量图像和合成图像中分别选择一个相同的包含图像中几何信息的大方形邻域，在每本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种能谱CT图像的恢复处理方法，其特征在于，包括步骤：获取低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh，分别对低能量CT投影数据ylow和高能量CT投影数据yhigh进行CT图像重建，获得低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh；将低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行合成处理，得到合成CT图像μcom；设置加权平均滤波器，利用加权平均滤波器结合合成CT图像μcom分别对低能量CT图像μlow和高能量CT图像μhigh进行加权平均滤波处理，分别获得恢复后最终的高能量CT图像μlow(restored)和低能量CT图像μhigh(restored)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：马建华，曾栋，高杨，黄静，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：广东;44