减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种减少CT图像重构中伪像的方法和装置。该方法包括步骤：获取原始重构图像和原始正弦图；判断原始重构图像中金属像素所占的比例，如果大于一个阈值，则执行：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，其中该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀，根据膨胀金属模板和原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像；如果小于另一个阈值，则执行：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，根据膨胀金属模板和原始正弦图基于包括加权运算的处理生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。

【技术实现步骤摘要】
减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法和装置
本专利技术总体上涉及计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)，更特别地涉及减少CT重构图像中伪像的方法和装置。
技术介绍
辅助诊断装置包括磁共振(MagneticResonance，MR)系统、超声系统、计算X射线断层扫描系统、正电子发射X射线断层摄影(PET)系统、核医疗和其他类型的成像系统。例如，在采用CT系统对病人进行CTX射线成像中，X射线用于对病人身体的内部结构和感兴趣区(ROI)的特征进行成像。该成像由CT扫描器完成。操作时，对摄影对象进行扫描并收集原始数据，而后根据原始数据重构图像。具有高X射线吸收特性的物体，例如金属物质等，会在重构的CT图像中造成伪像，影响诊断结果。这些伪像可以通过现有的金属伪像减少(MetalArtifactReduction，MAR)技术来减少。金属伪像减少的算法很复杂，并且其结果随着金属属性(如金属的尺寸、材质和形状)的不同而不同。从临床上看，人工膝关节的金属部分体积较大，占据膝盖部分的截面的比例较大，虽然采用了金属伪像减少技术，但膝盖的金属伪像并不像其它体积小、占据的截面比例小的骨骼植入物那样明显减少。这影响了医生的诊断。从临床上看，对于金属的人工胫骨，其占据膝盖部分的截面的比例很小，虽然采用了金属伪像减少技术，却会产生其它的问题，比如在运用金属伪像减少而重构的图像中在金属周围出现光晕，并且会出现金属部分的部分图像丢失。这也影响了医生的诊断。
技术实现思路
根据本专利技术的一个实施例，提供了一种减少CT图像重构中伪像的方法。该方法包括以下步骤：获取原始重构图像和原始正弦图；判断原始重构图像中金属像素所占的比例，如果大于一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，其中该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀，根据膨胀金属模板和原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像；如果小于另一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，根据膨胀金属模板和原始正弦图基于包括加权运算的处理生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。根据本专利技术的另一个实施例，提供了一种减少计算机断层扫描图像重构中伪像的装置，该装置包括获取装置、判断装置、膨胀金属模板生成装置、没有金属的金属伪像减少处理的图像生成装置和最终图像生成装置。其中获取装置用于获取原始重构图像和原始正弦图；判断装置用于判断原始重构图像中金属像素比例是否高于一个阈值或低于另一个阈值；膨胀金属模板生成装置用于生成膨胀金属模板，其中当金属像素比例高于一个阈值时，该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀；没有金属的金属伪像减少处理的图像生成装置用于根据膨胀金属模板和原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，其中当金属像素比例低于另一个阈值时，生成没有金属的金属伪像减少处理的图像基于包括加权运算的处理；最终图像生成装置用于根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。根据本专利技术的再一个实施例，提供一种计算机断层扫描设备，包括扫描装置和处理器。其中扫描装置用于利用X射线对对象进行扫描以获得原始数据，以便生成原始重构图像；处理器可操作耦接到扫描装置，并可编程以实现：获取原始重构图像和原始正弦图；判断原始重构图像中金属像素所占的比例，如果大于一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，其中该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀，根据膨胀金属模板和原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像；如果小于另一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，根据膨胀金属模板和原始正弦图基于包括加权运算的处理生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据膨胀金属模板和没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。本专利技术的又一个实施例，提供了一种计算机程序产品，包括存储在非易失性记录介质上的指令，当该指令在处理器中执行时，实施本专利技术实施例中所揭示的方法的步骤。根据本专利技术的还一个实施例，提供了一种非易失存储介质，其存储了当在处理器中执行时实施本专利技术实施例中所揭示的方法的步骤的指令。附图说明为了更透彻地理解本公开的内容，下面参考结合附图所进行的下列描述，在附图中：图1是根据本公开的CT成像系统的构造图；图2是图1中所示的系统的示意框图；图3是根据本公开一个实施例的金属伪像减少技术的处理流程图；图4是未采用金属伪像减少技术所原始重构图像；图5是采用现有的金属伪像减少技术所重构的图像；图6采用根据本公开一个实施例的金属伪像减少技术所重构的最终图像；图7是根据本公开又一个实施例的金属伪像减少技术的处理流程图；图8是未采用金属伪像减少技术所原始重构图像；图9是采用现有的金属伪像减少技术所重构的图像；图10采用根据本公开又一个实施例的金属伪像减少技术所重构的最终图像；以及图11是根据本公开又一个实施例的用于图像重构中金属伪像减少的装置的框图。具体实施方式在下面的详细描述中，参考作为其一部分的附图，其中以图示的方式示出了其中可以实现本公开的具体实施例。以足够的细节描述这些实施例，使得本领域技术人员能够实现本公开，并且应该理解在不脱离本公开各个实施例的范围的情况下，可对实施例进行组合，或者可以利用其他实施例并且可以做出结构、逻辑和电气上的变化。因此，下面的详细描述不应该被视作限制性的，而应是说明性的。本专利技术的范围是由随附的权利要求书及其等同物限定的。参考图1和2，计算机X射线断层摄影(CT)成像系统10示出为包括扫描架12。在一个非限定示例中，系统10包括“第三代”CT扫描仪。扫描架12具有X射线源14，其将X射线束16朝检测器组装件18投射在扫描架12的相反侧上。检测器组装件18由多个检测器20和数据获取系统(DAS)32形成。所述多个检测器20感测穿过医疗患者22的投影的X射线，其中每个检测器20产生模拟电信号，其表示碰撞x射线束以及由此当其通过患者22时的衰减束的强度。检测器20通常包括用于使在检测器接收的X射线束准直的准直器、邻近准直器的用于将X射线转换为光能的闪烁体(scintillator)、以及用于接收来自于邻近闪烁体的光能以及从其产生电信号的光电二极管。通常，闪烁体阵列的每个闪烁体将X射线转换为光能。每个闪烁体将光能释放至邻近其的光电二极管。每个光电二极管检测光能并生成对应的电信号检测器阵列18的每个检测器20产生单独的电信号，该电信号代表撞击辐射束(例如X射线束)的强度并且因此可以用于估计在辐射束穿过物体或患者22是辐射束的衰减。在获取X射线投影数据的扫描期间，扫描架12和其上安装的组件围绕旋转中心24旋转。扫描架12的旋转和X射线源14的操作可通过CT系统10的控制机构26来管控。控制机构26包括X-射线控制器28，其提供电力和定时信号给X射线源14和机架电机控制器30，该机架电机控制器30控制扫描架12的旋转速度和位置。控制机构26中的数据采集系统DAS32采样来自检测器20的模拟数据并本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，包括步骤：获取原始重构图像和原始正弦图；判断原始重构图像中金属像素所占的比例，如果大于一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，其中该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀，根据所述膨胀金属模板和所述原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据所述膨胀金属模板和所述没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像；如果小于另一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，根据所述膨胀金属模板和所述原始正弦图基于包括加权运算的处理生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据所述膨胀金属模板和所述没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。

【技术特征摘要】
1.一种减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，包括步骤：获取原始重构图像和原始正弦图；判断原始重构图像中金属像素所占的比例，如果大于一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，其中该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀，根据所述膨胀金属模板和所述原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据所述膨胀金属模板和所述没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像；如果小于另一个阈值，则执行以下步骤：根据原始重构图像生成膨胀金属模板，根据所述膨胀金属模板和所述原始正弦图基于包括加权运算的处理生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，根据所述膨胀金属模板和所述没有金属的金属伪像减少处理的图像，生成最终图像。2.如权利要求1所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，当金属像素所占比例大于一个阈值时，所述根据原始重构图像生成膨胀金属模板进一步包括如下步骤：生成原始金属模板；对所述原始金属模板进行第一次膨胀，生成二维膨胀金属模板；根据所述二维膨胀金属模板对原始金属模板进行第二次膨胀，生成包括针对不同像素的二维或三维膨胀的所述膨胀金属模板。3.如权利要求2所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，所述第二次膨胀包括步骤：在所述二维膨胀金属模板中，针对每个金属像素，以所述金属像素为中心取20*20像素的矩形，如果所述矩形的边界没有金属，并且该矩形内的金属像素的数目不大于30，则对所述原始金属模板中的所述像素进行二维膨胀，否则，则对所述原始金属模板中的所述像素进行三维膨胀。4.如权利要求1所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，当金属像素所占比例大于一个阈值时，其中所述生成没有金属的金属伪像减少处理的图像包括如下步骤：对所述膨胀金属模板进行正投影，生成金属正弦图；对所述金属正弦图和所述原始正弦图进行内插处理，生成内插正弦图；对所述内插正弦图进行反投影，生成所述没有金属的金属伪像减少处理的图像。5.如权利要求1所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，当金属像素所占比例小于另一个阈值时，其中所述生成没有金属的金属伪像减少处理的图像包括如下步骤：对所述膨胀金属模板进行正投影，生成金属正弦图；对所述金属正弦图和所述原始正弦图进行内插处理，生成内插正弦图；对金属正弦图、内插正弦图和原始正弦图进行加权处理，生成混合正弦图；对所述混合正弦图进行反投影，生成所述没有金属的金属伪像减少处理的图像。6.如权利要求5所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，所述加权处理包括步骤：将原始正弦图forig与金属正弦图fmetal相减，得到差值forig-metal，而后将该差值与内插正弦图finterpolation进行比较，计算系数coef如下：而后设T为：取金属正弦图的最大值fmax和最小值fmin，计算两个参数p1和p2，p1＝α*fmin+(1-α)*fmaxp2＝(1-β)*fmin+β*fmax其中α和β是通过实验获得的，取α为0.35而β为0.95，再得到t：将权重w计算为：其中wmax是固定值0.5，f(v，c，r)代表视图v通道c和排r的投影值，采用上述权重进行加权计算得出混合正弦图fblend：fblend＝w*forig-Metal+(1-w)*finterpolation。7.如权利要求1所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，所述生成最终图像包括步骤：将所述膨胀金属模板和所述没有金属的金属伪像减少处理的图像相加，生成所述最终图像。8.如权利要求1所述的减少计算机断层扫描图像重构中伪像的方法，其特征在于，所述一个阈值大于另一个阈值。9.一种减少计算机断层扫描图像重构中伪像的装置，其特征在于，包括：获取装置，用于获取原始重构图像和原始正弦图；判断装置，用于判断原始重构图像中金属像素比例是否高于一个阈值或低于另一个阈值；膨胀金属模板生成装置，用于生成膨胀金属模板，其中当金属像素比例高于一个阈值时，该膨胀金属模板包括针对不同像素的二维或三维膨胀；没有金属的金属伪像减少处理的图像生成装置，用于根据所述膨胀金属模板和所述原始正弦图生成没有金属的金属伪像减少处理的图像，其中当金属像素比例低于另一个阈值时，所述生成没有金属的金属伪像减少处理的图像基于包括加权运算的处理；最终图像生成装置，用于...

【专利技术属性】
技术研发人员：董淑琴，董加勤，李硕，
申请(专利权)人：GE医疗系统环球技术有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US