專利名稱：一種去除ct圖像中金屬偽影的圖像后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中CT圖像處理技術(shù)，具體的說(shuō)是一種去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法。
背景技術(shù)：
在臨床上，如果被掃描的斷層包含金屬，由于金屬對(duì)X射線的高衰減特性，導(dǎo)致穿過(guò)金屬的對(duì)應(yīng)的通道值具有嚴(yán)重的測(cè)量誤差(本文稱這樣的通道為損壞通道)，這種誤差使重建出來(lái)的圖像產(chǎn)生類似

圖1所示的偽影，這些偽影主要表現(xiàn)為在從金屬發(fā)出的黑色和白色的條紋以及充滿圖像的放射狀細(xì)紋。圖2是某一視角下加權(quán)、卷積之前的生數(shù)據(jù)，其中的尖峰部分是對(duì)應(yīng)的穿過(guò)假牙的部分。假牙面積越大，對(duì)應(yīng)的尖峰就越寬；假牙的密度越大，射線穿過(guò)的假牙越長(zhǎng)，對(duì)應(yīng)的尖峰的幅度就越大。尖峰越寬，表示損壞通道的范圍就越大；尖峰的幅度越大，表示損壞的程度就越大。金屬偽影的強(qiáng)度與損壞通道的范圍和程度是成正比的。不同大小、不同形狀、 不同密度的金屬表現(xiàn)出不同形狀和強(qiáng)度的金屬偽影。在臨床應(yīng)用中，如果被掃描的斷層包含金屬，則重建出來(lái)的圖像具有嚴(yán)重的金屬偽影(見圖1)，該偽影使診斷無(wú)法進(jìn)行。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)方法來(lái)減弱金屬偽影的強(qiáng)度，以便于診斷?，F(xiàn)在已有的發(fā)明創(chuàng)造也可以減弱CT圖像中的金屬偽影，但這些發(fā)明創(chuàng)造或者是其處理效果較差，或者其運(yùn)算復(fù)雜程度較高，或者是只適用于某種掃描類型和臨床應(yīng)用，具有一定的局限性。例如采用建立模型圖像的方法，不能夠建立好的模型，因此最終的校正結(jié)果很差，會(huì)保留一些未被去除掉的偽影，而且還可能引入新的偽影，這樣的校正結(jié)果往往還是不能用于臨床診斷。從所校正的數(shù)據(jù)的位置劃分，目前已有的方法分為投影域處理和圖像域處理1)投影域處理通過(guò)校正金屬對(duì)應(yīng)的投影數(shù)據(jù)來(lái)達(dá)到校正金屬偽影的目的。該方法的優(yōu)點(diǎn)(1)當(dāng)金屬非常小時(shí)，也即是說(shuō)所要處理的投影數(shù)據(jù)的范圍非常小時(shí)，該方法很有效果。(2)比較適合斷層掃描，和z-filter重建算法。該方法的缺點(diǎn)(1)不合適金屬較大的情況，當(dāng)金屬較大時(shí)，需要處理的投影數(shù)據(jù)范圍很大，很難處理好。而實(shí)際臨床中的假肢、假牙都是比較大的金屬。(2)對(duì)于采用三維重建算法的多排CT，該方法需要處理很大數(shù)據(jù)量的投影數(shù)據(jù)， 無(wú)論在處理效果上還是在處理效率上，都面臨著很大困難。2)圖像域處理通過(guò)對(duì)重建的圖像直接處理來(lái)達(dá)到校正金屬偽影的目的。
該方法的優(yōu)點(diǎn)(1)不受CT排數(shù)的限制，具有非常好的通用性。該方法的缺點(diǎn)(1)圖像域處理中比較好的方法是基于模型的修正方法，但由于所建立的模型都很差，因此最終校正的結(jié)果也很差，依然有偽影未被去除掉，甚至引入了新的偽影，處理后的結(jié)果仍然無(wú)法用于臨床診斷。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中如果被掃描CT圖像的斷層包含金屬，則重建出來(lái)的圖像具有嚴(yán)重的金屬偽影等不足之處，本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種減弱金屬偽影的強(qiáng)度，以便于診斷的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是本發(fā)明去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法包括以下步驟將CT的原始圖像由直角坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)圖像；在極坐標(biāo)圖像中確定金屬投影區(qū)域；在極坐標(biāo)圖像中建立模型；采用上述的模型進(jìn)行模型修正；修正上述模型修正中引入的正反投影誤差；將極坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖像。所述確定金屬投影區(qū)域包括以下步驟從原始圖像中分割出金屬圖像；對(duì)分割出的金屬圖像進(jìn)行正投影，根據(jù)所得到的投影數(shù)據(jù)確定金屬投影區(qū)域。通過(guò)以下公式從原始圖像中分割出金屬圖像m(X,y) = \f^y) lffiX,y>S(1)其中，f(x，y)是輸入圖像，S是所設(shè)定的金屬閾值，m(x，y)是分割出的金屬圖像。通過(guò)以下步驟建立模型原始圖像分成四個(gè)區(qū)域，即金屬區(qū)域、骨頭區(qū)域、軟組織區(qū)域以及空氣區(qū)域；判斷四個(gè)區(qū)域的CT值，如果原始圖像中某一點(diǎn)的CT值屬于軟組織區(qū)域范圍，則該點(diǎn)的CT值為原始圖像中軟組織區(qū)域CT值的平均值；通過(guò)以下公式建立模型
對(duì) x>0 = iCHlc<f(x,y)<Hhc
‘ [/ (χ, y) otherwise其中，g(x，y)為所建立的模型圖像，f(x，y)為原始圖像，Hhc、Hlc分別為決定軟組織區(qū)域的兩個(gè)閾值，c代表軟組織區(qū)域。所述建立模型還包括對(duì)金屬偽影粗校正步驟設(shè)原始投影數(shù)據(jù)為Raw。Hg，金屬投影數(shù)據(jù)為Rawmrtal,在每個(gè)view下，從Rawmig中減去Rawmrtal得到差值投影數(shù)據(jù)Rawdiff，即
權(quán)利要求
1.一種去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于包括以下步驟 將CT的原始圖像由直角坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)圖像；在極坐標(biāo)圖像中確定金屬投影區(qū)域； 在極坐標(biāo)圖像中建立模型； 采用上述的模型進(jìn)行模型修正； 修正上述模型修正中引入的正反投影誤差； 將極坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖像。
2.按權(quán)利要求1所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于所述確定金屬投影區(qū)域包括以下步驟從原始圖像中分割出金屬圖像；對(duì)分割出的金屬圖像進(jìn)行正投影，根據(jù)所得到的投影數(shù)據(jù)確定金屬投影區(qū)域。
3.按權(quán)利要求2所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于通過(guò)以下公式從原始圖像中分割出金屬圖像
4.按權(quán)利要求1所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于通過(guò)以下步驟建立模型原始圖像分成四個(gè)區(qū)域，即金屬區(qū)域、骨頭區(qū)域、軟組織區(qū)域以及空氣區(qū)域； 判斷四個(gè)區(qū)域的CT值，如果原始圖像中某一點(diǎn)的CT值屬于軟組織區(qū)域范圍，則該點(diǎn)的 CT值為原始圖像中軟組織區(qū)域CT值的平均值； 通過(guò)以下公式建立模型
5.按權(quán)利要求1所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于所述建立模型還包括對(duì)金屬偽影粗校正步驟設(shè)原始投影數(shù)據(jù)為Rawmig，金屬投影數(shù)據(jù)為Rawmrtal,在每個(gè)view下，從Rawmig中減去 Rawffletal得到差值投影數(shù)據(jù)Raw diff' ·Rawdiff (k) = Raworig (k)-Rawmetal (k) k ^ all views (3)對(duì)于每個(gè)view，在金屬投影區(qū)域內(nèi)，對(duì)差值投影數(shù)據(jù)作線性插值，得到插值投影數(shù)據(jù) Rawiter,艮口
6.按權(quán)利要求5所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于還包括修正粗校正過(guò)程本身的誤差及建立最終修正原始圖像模型步驟，其中修正粗校正過(guò)程本身的誤差為根據(jù)由原始圖像建立的模型和由粗校正建立的模型確定軟組織區(qū)域；根據(jù)所確定的軟組織區(qū)域?qū)υ紙D像建立模型；用該模型的正投影數(shù)據(jù)代替原始投影數(shù)據(jù)，代入上面的粗校正過(guò)程中，得到的結(jié)果就包含了粗校正的誤差。
7.按權(quán)利要求6所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于根據(jù)由原始圖像建立的模型和由粗校正建立的模型確定軟組織區(qū)域?yàn)閷?duì)于原始圖像建立的模型圖像中骨頭區(qū)域的每一個(gè)點(diǎn)，如果同時(shí)屬于粗校正結(jié)果建立的模型圖像中軟組織區(qū)的點(diǎn)，則將該點(diǎn)劃為原始圖像建立的模型圖像中骨頭區(qū)域的點(diǎn)；對(duì)于原始圖像建立的模型圖像中空氣區(qū)域的每一個(gè)點(diǎn)，如果不同時(shí)屬于圖粗校正建立的模型圖像中空氣區(qū)的點(diǎn)，則將該點(diǎn)劃為原始圖像建立的模型圖像的軟組織區(qū)域的點(diǎn)。
8.按權(quán)利要求6所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于所述建立最終修正原始圖像模型為由原始圖像確定軟組織區(qū)域；如果原始圖像的空氣區(qū)域不屬于粗校正圖像和修正粗校正誤差的圖像的空氣區(qū)域，則劃為軟組織區(qū)域；如果原始圖像的骨頭區(qū)域不屬于修正粗校正誤差的圖像的骨頭區(qū)域，則劃為軟組織區(qū)域。
9.按權(quán)利要求1所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于用模型的投影數(shù)據(jù)修正原始投影數(shù)據(jù)為設(shè)原始投影數(shù)據(jù)為Raw ig，模型的正投影數(shù)據(jù)為Rawnwl，修改之后的原始數(shù)據(jù)為 Raw' orig，則
10.按權(quán)利要求1所述的去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，其特征在于修正上述模型中正反投影引入的誤差為對(duì)最終修正原始圖像的模型進(jìn)行正反投影，得到該模型的正反投影的結(jié)果，將模型正反投影的結(jié)果減去模型圖像，得到正反投影誤差信息；從模型修正的結(jié)果中減去正反投影誤差信息，得到了去除正反投影的誤差信息。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種去除CT圖像中金屬偽影的圖像后處理方法，包括以下步驟將CT的原始圖像由直角坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)圖像；在極坐標(biāo)圖像中確定金屬投影區(qū)域；在極坐標(biāo)圖像中建立模型；采用上述的模型進(jìn)行模型修正；修正上述模型修正中引入的正反投影誤差；將極坐標(biāo)圖像轉(zhuǎn)換成直角坐標(biāo)圖像。本發(fā)明方法提出的建立模型的方法，可以建立出好的模型，最終會(huì)得到好的校正結(jié)果，修正了因正反投影引入的誤差，使校正之后的結(jié)果更好，保證了處理速度。
文檔編號(hào)G06T5/00GK102567958SQ20101061684
公開日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2010年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月31日
發(fā)明者孫洪雨 申請(qǐng)人:東軟飛利浦醫(yī)療設(shè)備系統(tǒng)有限責(zé)任公司