【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于断层成像记录的去噪的方法和装置，以及用于断层成像系统的控制设备和这种断层成像系统。
技术介绍
1、噪声是与基于x射线成像相关的问题。尤其在通过锥形射束的锥形束计算机断层成像(cbct)中，噪声是限制因素。目标是在有噪声的情况下获得足够的图像质量和定量的hounsfield单位(hus)。
2、对于提高图像质量已有多种用于噪声抑制的技术。通常的技术包括滤波、神经网络(如noise2noise或stable diffusion)或迭代重建。关于滤波有不同的滤波器，如均值滤波器、高斯滤波器、双边滤波器、savitzky-golay滤波器、perona-malik滤波器或各向异性扩散滤波器。也可以进行首次重建，对于每个投影计算数字渲染x射线图像并且然后将其作为用于噪声抑制的先导图像。
3、即使这些方法可以减少图像中的噪声，但噪声的根本问题依然存在。
技术实现思路
1、本专利技术要解决的技术问题是提供一种用于断层成像记录的去噪的方法和装置和一种用于控制断层成像系统的相应控制设备以及一种断层成像系统，由此避免上述缺点。
2、该技术问题通过按照权利要求1的方法，按照权利要求10的装置以及通过按照权利要求11的控制设备和按照权利要求12的断层成像系统解决。
3、本专利技术涉及投影空间中的噪声抑制，以提高针对断层成像记录的重建图像层或图像体积中的图像质量。断层成像记录包括多个从不同角度记录的投影图像。然后由此重建结果图像，其通常以
4、根据本专利技术的方法用于对断层成像记录去噪。其包括多个从不同记录角度记录的投影图像。在此也可以有仅略微相互不同的记录角度，例如在锥形束计算机断层成像(cbct)中，即使用锥形x射束的高分辨计算机断层成像(“ct”)技术。在下文中，这些角度被视为不同的记录角度，因为其属于不同的记录(在实际中在两个不同的投影运行中相同的角度通常不完全没有区别)。
5、该方法包括以下步骤：
6、-选择应被去噪的动作投影图像(aktions-projektionsbild)，
7、-选择多个参考投影图像，其记录角度在动作投影图像的记录角度的范围内和/或对置的(即旋转180°的)记录角度的范围内，
8、-调整参考投影图像的合并(binning)适配于动作投影图像，使其与动作投影图像的投影几何形状相应，
9、-基于参考投影图像的噪声对动作投影图像去噪。
10、如上所述，断层成像记录包括多个从不同记录角度记录的投影图像。现在可以对这些图像中的个别图像去噪，但最好是对每个图像去噪。由于这些图像都是用同一记录单元记录的，因此它们的噪声模式遵循相同的物理过程，即使它们是完全随机的。
11、这允许例如在同一投影的时间分辨的记录的情况下对其在时间上平均。尽管每个图像的噪声不同，但可用的图像越多，则通过算术平均对每个像素的实际预期值的近似就越准确。
12、该方法涉及投影图像的去噪，该投影图像称为“动作投影图像”，以表示通过该投影图像进行去噪的动作。对于多个投影图像的去噪，简单地将该方法对每个待去噪的投影图像应用。因此在方法开始时选择待去噪的动作投影图像。该动作投影图像是以确定的记录角度记录的。
13、选择动作投影图像后，选择多个参考投影图像。参考投影图像在此不是随意选择的，而是只选择其记录角度在动作投影图像的记录角度和/或相对的记录角度的范围内的。该范围与该记录角度(或与之成180°角度)的偏差不应超过10°，优选不超过5°，或者甚至不超过1°。
14、选择至少两个参考投影图像，但优选至少4个或者尤其至少6个。相反为了优化计算时间，该数量优选限制在最多20个，尤其最多10个。
15、在根据角度选择图像方面应注意的是，从以约180°远的、即相对的记录角度范围的参考投影图像会有问题，因为尤其在通过非平行x射束记录时其可包含压缩的图像信息，因为在非平行射束的情况中，较远的物体不按照相对较近的物体的正确比例成像。因此，至少在通过非平行射束记录时，优选只使用其记录角度在动作投影图像的记录角度范围内，而不是在相对的记录角度范围内的参考投影图像。
16、但对于对置的记录角度，可以使用特殊的方法用于整理投影图像，该方法利用的是锥形射束情况中在相邻投影图像中总是有与对置的图像的相应像素相同的像素或像素行。如果现在从动作投影图像开始，则其(对于另外的参考投影图像的)对应关系可以从不同的相对的投影图像的像素整理出，方式是总是分别选择相对的相同地相应的像素或像素行。同样，参考投影图像的对应关系也可以从相对的投影图像的像素整理出。
17、参考投影图像在此优选是直接相邻的图像。记录角度的差别越小，投影图像就越相似。
18、对于以不同的记录角度记录的两个投影图像，图像信息不同，因为记录的记录对象以不同程度变形。例如如果记录与探测器有不同距离的两个点，则它们在投影图像中彼此具有不同的距离。但这是几何效应，其可以通过已知记录角度通过合并的调整来补偿。
19、基本上重新合并是在现有技术中已知的(例如s.syben等人“known operatorlearning enables constrained projection geometry conversion:parallel to cone-beam for hybrid mr/x-ray imaging”ieee transactions on medical imaging；volume:39、issue:11、november 2020)。在合并时，x射线探测器的多个相邻像素信号分别组合。在重新合并时，改变x射线探测器的像素信号相对于结果图像中的位置的空间分配。这种改变例如可包括平移、旋转或原始图像的像素信号相对于结果图像中的位置的更复杂的分配。重新合并例如可以基于空间中的3d点。但有利的是重新合并基于线积分。线积分在重建中涉及的是被照射的物体的沿射束(以像素)相加的衰减值。这基本上由对数化然后乘以“-1”由在探测器上测得的x射线强度得出。
20、通过调整参考投影图像的合并(re-binning)适配于动作投影图像来抑制变形。调整这样进行，使其与动作投影图像的投影几何形状相应，就像它们从同一记录角度记录的一样。
21、在噪声抑制方面，除了时间分量还有投影分量。基本上对每个投影几何形状来说只有唯一一个投影。然而通过重新合并，对每个投影都从相邻投影生成另外的(几乎相同的)投影。在重新合并时，尤其要为每个像素确定相邻投影构成的加权和。通过该加权和得到噪声更少或更平滑的图像。这现在可以作为预设值例如选择用于引导滤波器(geführtenfilter)，以便对实际投影去噪。
22、一般可以对于去噪使用图像，其从同一记录角度记录并且然后例如计本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于对带有多个投影图像的断层成像记录(T)去噪的方法，包括下述步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其中，选择的参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)的记录角度与动作投影图像(Pi)的记录角度相差最多10°，优选最多5°，特别优选最多1°，
3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，对于尤其每个带有相对于动作投影图像(Pi)的记录角度的相对记录角度A的参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)，选择另外的参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)，另外的参考投影图像带有相对于动作投影图像(Pi)的记录角度的相对记录角度-A，
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)总结成虚拟的导引投影图像(F)，其中，在去噪时，动作投影图像(Pi)和导引投影图像(F)被平均，
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，使用双边滤波器用于动作投影图像(Pi)的去噪，该滤
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在记录投影图像时，在第一投影图像之前和/或最后的投影图像之后，以另外的记录角度记录另外的投影图像，所述另外的投影图像用于去噪但不用于图像重建，其中，投影图像优选以大于为记录确定的角度范围的角度范围记录。
7.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，先前去噪过的动作投影图像(Pi)用作参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)，用于对其他动作投影图像(Pi)去噪。
8.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，对于调整参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)的合并适配于动作投影图像(Pi)，
9.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，从通过锥形射束记录的投影图像重建断层成像记录(T)，并且由多个投影图像的图像元素整理成参考投影图像(Pi-3、Pi-2、Pi-1、Pi+1、Pi+2、Pi+3)，优选由下述投影图像整理，这些投影图像的记录角度源自与动作投影图像(Pi)的记录角度相对置的范围，优选包括下述步骤：
10.一种用于对带有多个投影图像的断层成像记录(T)去噪的装置，包括：
11.一种用于断层成像系统(1)的控制设备(10)，其包括根据权利要求10所述的装置(2)和/或设计用于执行根据权利要求1至9之一所述的方法。
12.一种断层成像系统(1)，尤其血管造影系统或CT系统，包括根据权利要求11所述的控制设备(10)。
13.一种计算机程序产品，其包括指令，在由计算机执行该程序时该指令使计算机执行根据权利要求1至9所述方法的步骤。
14.一种计算机可读存储介质，其包括指令，在由计算机执行时该指令使计算机执行根据权利要求1至9所述方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种用于对带有多个投影图像的断层成像记录(t)去噪的方法，包括下述步骤：
2.按照权利要求1所述的方法，其中，选择的参考投影图像(pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)的记录角度与动作投影图像(pi)的记录角度相差最多10°，优选最多5°，特别优选最多1°，
3.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，对于尤其每个带有相对于动作投影图像(pi)的记录角度的相对记录角度a的参考投影图像(pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)，选择另外的参考投影图像(pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)，另外的参考投影图像带有相对于动作投影图像(pi)的记录角度的相对记录角度-a，
4.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，参考投影图像(pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)总结成虚拟的导引投影图像(f)，其中，在去噪时，动作投影图像(pi)和导引投影图像(f)被平均，
5.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，使用双边滤波器用于动作投影图像(pi)的去噪，该滤波器的过滤内核基于参考投影图像pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)或使用参考投影图像pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)作为导引图像，和/或使用引导滤波器，该引导滤波器的遮罩图像基于参考投影图像(pi-3、pi-2、pi-1、pi+1、pi+2、pi+3)。
6.按照上述权利要求之一所述的方法，其中，在记录投影图像时，在第一投影图像之前和/或最后的投影图像之后，以另外的记录角度记...
【专利技术属性】
技术研发人员：P·罗瑟，C·西本，A·雷根斯伯格，
申请(专利权)人：西门子医疗股份公司，
类型：发明
国别省市：
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