專利名稱：一種基于鄰域加窗的非局部均值ct成像去噪方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于CT成像技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，CT技術(shù)的應(yīng)用變得越來(lái)越普及，CT檢測(cè)在人們的日常生活以及科研生產(chǎn)中都發(fā)揮著重要的作用。但是在CT成像過(guò)程中，往往會(huì)受到不可避免的噪聲干擾，由于噪聲是隨機(jī)的，無(wú)規(guī)律的，通常高斯噪聲是成像過(guò)程中出現(xiàn)最多的噪聲。CT成像去噪可以在重建之前進(jìn)行也可以在重建之后進(jìn)行,重建之前去噪可以使噪聲不經(jīng)過(guò)重建而擴(kuò)散，CT成像之前去噪，就是對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行去噪處理。現(xiàn)代技術(shù)中有多種已知的去噪技術(shù)，傳統(tǒng)的圖像去噪方法有高斯濾波，均值濾波。它們都是直接利用圖像空間連續(xù)性或分段連續(xù)性的假設(shè)，認(rèn)為圖像中以某個(gè)像素點(diǎn)為中心的鄰域內(nèi)的像素與中心像素處的噪聲服從相同的分布。這些方法對(duì)圖像中的平滑區(qū)、邊緣區(qū)以及紋理區(qū)進(jìn)行相同類型的平滑處理，因此會(huì)模糊圖像的細(xì)節(jié)結(jié)構(gòu)，降低去噪后圖像的分辨率。后來(lái)又出現(xiàn)了比較經(jīng)典的濾波去噪方法，比如:中值濾波，它去噪效果較好，但是會(huì)抑制信號(hào)；領(lǐng)域?yàn)V波，它能有效解決高斯平滑中的“模糊”現(xiàn)象，但是會(huì)引入虛假邊緣以及階梯效應(yīng)；全變差方法(TV)能把噪聲去得較徹底，但是會(huì)使分辨率下降。近年來(lái)由Buades提出的非局部均值方法是圖像去噪領(lǐng)域非常出色的方法之一，其基本思想是如果圖像中兩個(gè)像素的周圍領(lǐng)域結(jié)構(gòu)相似，那么這兩個(gè)像素也相似；這兩個(gè)像素可能位于圖像中的任何位置，所以，查找這樣的像素也應(yīng)該在整個(gè)的圖像范圍內(nèi)展開(kāi)。在非局部均值方法中，對(duì)于當(dāng)前待去噪像素，在圖像中搜索所有與該像素結(jié)構(gòu)相似的像素，以結(jié)構(gòu)塊的相似性作為權(quán)值，去噪后的圖像灰度值由這些像素加權(quán)得到。非局部均值的方法的貢獻(xiàn)在于以往的方法基本都認(rèn)為圖像的像素只與其相鄰的局部區(qū)域像素相似，而它則認(rèn)為像素與其不相鄰區(qū)域的像素也可能相似，只要這兩個(gè)像素具有相似的領(lǐng)域結(jié)構(gòu)。但是它也存在以下不足:1.權(quán)值計(jì)算不夠準(zhǔn)確；2.處理速度比較慢；3.圖像分辨率不高。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提出了一種基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，在原來(lái)只考慮灰度相似性的基礎(chǔ)上加上了距離對(duì)相似性的影響，從而對(duì)圖像塊相似性度量的準(zhǔn)確性進(jìn)行了改進(jìn)，提高了圖像去噪的效果。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的:
本發(fā)明提供的一種基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，包括以下步驟:
S1:獲取原始CT投影圖像數(shù)據(jù)；
52:對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化；
53:計(jì)算相似性權(quán)值，采用非局部均值方法搜索投影圖像中與當(dāng)前待去噪像素結(jié)構(gòu)相似的像素結(jié)構(gòu)塊，計(jì)算相似的像素結(jié)構(gòu)塊的相似性并作為當(dāng)前待去噪像素的相似性權(quán)值；54:對(duì)相似性權(quán)值通過(guò)加高斯窗函數(shù)修正得到修正權(quán)值；
55:根據(jù)修正權(quán)值對(duì)當(dāng)前待去噪像素進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前待去噪像素點(diǎn)的修正灰度值:
56:利用修正灰度值取代輸入的原始CT投影圖像數(shù)據(jù)中像素點(diǎn)的灰度值，得到去噪投影圖。進(jìn)一步，所述參數(shù)包括待修正像素的像素結(jié)構(gòu)塊大小t、高斯窗參數(shù)σ 、衰減速度h，所述衰減速度h根據(jù)高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差σ0確定。進(jìn)一步,所述計(jì)算相似性權(quán)值通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn):
531:確定搜索區(qū)域f 532:利用如下公式對(duì)含噪投影數(shù)據(jù)應(yīng)中待修正像素點(diǎn)i和搜索區(qū)域f內(nèi)像素點(diǎn)j的相似性進(jìn)行計(jì)算，得到搜索區(qū)域f內(nèi)所有像素點(diǎn)的權(quán)值:
權(quán)利要求
1.一種基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:包括以下步驟: S1:獲取原始CT投影圖像數(shù)據(jù)； 52:對(duì)參數(shù)進(jìn)行初始化； 53:計(jì)算相似性權(quán)值，采用非局部均值方法搜索投影圖像中與當(dāng)前待去噪像素結(jié)構(gòu)相似的像素結(jié)構(gòu)塊，計(jì)算相似的像素結(jié)構(gòu)塊的相似性并作為當(dāng)前待去噪像素的相似性權(quán)值； 54:對(duì)相似性權(quán)值通過(guò)加高斯窗函數(shù)修正得到修正權(quán)值； 55:根據(jù)修正權(quán)值對(duì)當(dāng)前待去噪像素進(jìn)行加權(quán)平均，得到當(dāng)前待去噪像素點(diǎn)的修正灰度值: 56:利用修正灰度值取代輸入的原始CT投影圖像數(shù)據(jù)中像素點(diǎn)的灰度值，得到去噪投影圖。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:所述參數(shù)包括待修正像素的像素結(jié)構(gòu)塊大小t、高斯窗參數(shù)ο. !減速度I1，所述衰減速度A根據(jù)高斯噪聲的標(biāo)準(zhǔn)差確定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:所述計(jì)算相似性權(quán)值通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn): 531:確定搜索區(qū)域/ 532:利用如下公式對(duì)含噪投影數(shù)據(jù)應(yīng)中待修正像素點(diǎn)i和搜索區(qū)域/內(nèi)像素點(diǎn)j的相似性進(jìn)行計(jì)算，得到搜索區(qū)域/內(nèi)所有像素點(diǎn)的權(quán)值:
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:所述修正權(quán)值通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn): S41:對(duì)相似性權(quán)值通過(guò)加高斯窗函數(shù)修正:
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:所述對(duì)當(dāng)前待去噪像素進(jìn)行加權(quán)平均是通過(guò)以下步驟來(lái)實(shí)現(xiàn): 根據(jù)計(jì)算出的搜索區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)的權(quán)值，對(duì)搜索區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)加權(quán)平均，得到像素點(diǎn)修正后的灰度值:
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，其特征在于:所述搜索區(qū)域f為長(zhǎng)是6倍均方差的方形區(qū)域，其中，搜索區(qū)域f的大小由高斯窗函數(shù)的均方差σ確定。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種基于鄰域加窗的非局部均值CT成像去噪方法，主要對(duì)原始CT投影圖像數(shù)據(jù)采用非局部均值技術(shù)中搜索區(qū)域和權(quán)值計(jì)算進(jìn)行改進(jìn)。其主要實(shí)現(xiàn)過(guò)程是(1)對(duì)采集的原始CT投影圖像設(shè)置高斯窗的均方差，(2)在搜尋區(qū)域內(nèi)找到所有的相似塊；(3)計(jì)算相似塊與當(dāng)前點(diǎn)塊之間的高斯歐式距離；(4)利用負(fù)指數(shù)函數(shù)計(jì)算相似權(quán)值，權(quán)值越大相似程度越高；(5)求相似權(quán)值與距離權(quán)值的積，得到混合權(quán)值；(6)對(duì)搜索區(qū)域內(nèi)所有像素點(diǎn)值用混合權(quán)值進(jìn)行加權(quán)平均，得到修正后像素點(diǎn)值；(7)然后對(duì)去噪后的投影圖像數(shù)據(jù)重建成最終的層析X射線圖像。采用本發(fā)明方法，能夠達(dá)到更好地恢復(fù)原圖像，改善對(duì)圖像的去噪性能的目的。
文檔編號(hào)G06T5/00GK103116879SQ20131008392
公開(kāi)日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2013年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月15日
發(fā)明者王玨, 羅姍, 鄒永寧 申請(qǐng)人:重慶大學(xué)