本申請(qǐng)涉及醫(yī)學(xué)圖像處理技術(shù)，特別涉及一種環(huán)形偽影修正的方法及裝置。

背景技術(shù)：

在醫(yī)學(xué)診斷中，常常需要通過對(duì)患處拍攝從而得到圖像，再進(jìn)行分析。其中CBCT(錐形束CT，Cone beam Computer Tomography)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷的諸多領(lǐng)域。偽影是制約CBCT圖像質(zhì)量進(jìn)而影響臨床診斷的重要因素，其中又尤以環(huán)形偽影最為嚴(yán)重。產(chǎn)生環(huán)形偽影的原因有很多，例如探測器上的探測元響應(yīng)不一致等。環(huán)形偽影在CBCT圖像上表現(xiàn)為以CBCT圖像中心為圓心且灰度區(qū)別于周圍像素的一系列的具有一定寬度的同心圓環(huán)。環(huán)形偽影的存在，給后續(xù)的CBCT圖像處理和臨床診斷帶來很多的困擾，因此如何對(duì)CBCT圖像中的環(huán)形偽影進(jìn)行修正，以減輕或消除CBCT圖像中的環(huán)形偽影顯得十分重要。

近幾年許多學(xué)者提出了各種CBCT環(huán)形偽影修正方法。這些方法可以分為兩大類：基于投影域的前處理技術(shù)和基于圖像域的后處理技術(shù)。

基于投影域的前處理技術(shù)可以利用正弦圖，因?yàn)樵谡覉D中，圖像的環(huán)形偽影表現(xiàn)為直線，從而更容易獲取環(huán)形偽影的信息。1978年就有人提出從正弦圖中相除環(huán)形偽影的技術(shù)。在正弦圖中利用一個(gè)簡單的低通濾波器消除由于環(huán)形偽影引起的不連續(xù)信號(hào)，但是這個(gè)操作擾亂了原始圖像的高頻信號(hào)，影響圖像質(zhì)量。最近幾年，又出現(xiàn)了一些方法來解決這個(gè)問題。1998年，Raven.C根據(jù)環(huán)形偽影在正弦圖上表現(xiàn)為平行直線，而且僅在水平方向上有劇烈變化這一性質(zhì)，對(duì)正弦圖進(jìn)行傅立葉變換，在頻域中，豎直方向上成列的偽影表現(xiàn)為水平方向上位于圖像中心的高頻信號(hào)。因此，在這個(gè)區(qū)域與方向上對(duì)圖像進(jìn)行低通濾波就可以去除高頻細(xì)節(jié)信息。最近，Cem Altunbasa通過識(shí)別探測器像素增益，獲取像素增益校正數(shù)據(jù)集，以達(dá)到環(huán)形偽影修正的目的。

基于投影域的前處理技術(shù)不僅需要占用大量的計(jì)算機(jī)內(nèi)存，而且還需花費(fèi)大量的計(jì)算時(shí)間。因此，基于圖像域的后處理技術(shù)的環(huán)形偽影修正方法成為了研究人員的首選方向。

對(duì)圖像進(jìn)行極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化是流行的基于圖像域的后處理技術(shù)之一。具體地，將CT重建圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)，通過處理后，再轉(zhuǎn)化為笛卡爾坐標(biāo)。2004年Jan Sijbers提出了一種基于形態(tài)學(xué)算子的環(huán)形偽影修正方法。該方法在空間坐標(biāo)系下，利用形態(tài)學(xué)算子將CBCT中的感興趣區(qū)域從背景圖像中分離出來，然后將分離的圖像轉(zhuǎn)化為極坐標(biāo)，進(jìn)行圖像處理后，得到一個(gè)偽影模版，最后通過做差得到修正的圖像。但是該方法太過依賴參數(shù)的選擇。隨后，在2009年Chen.Y提出了一個(gè)基于獨(dú)立成分分析的環(huán)形偽影修正方法，但是該方法影響了圖像的細(xì)節(jié)信息?，F(xiàn)有的基于圖像域的后處理技術(shù)，在對(duì)偽影進(jìn)行識(shí)別與修正時(shí)，容易破壞圖像原有的圖像細(xì)節(jié)，導(dǎo)致修正后的圖像與客觀圖像產(chǎn)生偏離，影響醫(yī)生對(duì)客觀圖像的判斷；此外，很多后處理技術(shù)在利用極坐標(biāo)對(duì)圖像環(huán)形偽影進(jìn)行修正的過程中，降低了圖像的分辨率，不適用于臨床。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N環(huán)形偽影修正的方法及裝置。

根據(jù)本申請(qǐng)的第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N環(huán)形偽影修正的方法，包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟：將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，并并作為處理步驟中的輸入圖像，進(jìn)而執(zhí)行處理步驟；

處理步驟：對(duì)輸入的圖像進(jìn)行消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的處理，得到去除環(huán)形和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像；

相減步驟：將所述極坐標(biāo)下的原始圖像減去所述模版圖像，得到殘差圖像；

提取步驟：對(duì)所述殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像；

判斷步驟：判斷當(dāng)前是否達(dá)到停止迭代條件；

迭代步驟：當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則根據(jù)本次殘差圖像和本次環(huán)形偽影圖像來對(duì)本次的模版圖像進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償圖像，并將該補(bǔ)償圖像作為處理步驟中的輸入圖像，進(jìn)而執(zhí)行處理步驟；

修正步驟：當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則使用本次的環(huán)形偽影圖像對(duì)原始圖像進(jìn)行修正，以獲取環(huán)形偽影修正后的圖像。

根據(jù)本申請(qǐng)的第二方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N環(huán)形偽影修正的裝置，包括：

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元，用于將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，并作為處理單元中的輸入圖像，輸入給處理單元進(jìn)行處理；

處理單元，用于對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的處理，得到去除環(huán)形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像；

相減單元，用于將所述極坐標(biāo)下的原始圖像減去所述模版圖像，得到殘差圖像；

提取單元，用于對(duì)所述殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像；

判斷單元，用于判斷當(dāng)前是否達(dá)到停止迭代條件；

迭代單元，用于當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則根據(jù)本次殘差圖像和本次環(huán)形偽影圖像來對(duì)本次的模版圖像進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償圖像，并將該補(bǔ)償圖像作為處理單元中的輸入圖像，輸入給處理單元進(jìn)行處理；

修正單元，用于當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則使用本次的環(huán)形偽影圖像對(duì)原始圖像進(jìn)行修正，以獲取環(huán)形偽影修正后的圖像。

本申請(qǐng)的有益效果是：

依上述實(shí)施的環(huán)形偽影修正的方法及裝置，由于將基于本次殘差圖像和環(huán)形偽影圖像對(duì)本次的模版圖像進(jìn)行補(bǔ)償?shù)玫窖a(bǔ)償圖像，作為每次迭代的對(duì)象，從而在消除環(huán)形偽影的過程中，不損壞原始圖像的細(xì)節(jié)，不降低圖像的分辨率；并且對(duì)環(huán)形偽影進(jìn)行提取是僅在圖像域中進(jìn)行，因此本申請(qǐng)完全兼容臨床使用的流程。

附圖說明

圖1為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的環(huán)形偽影修正的方法的流程示意圖；

圖2為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的環(huán)形偽影修正的方法中圖像處理的轉(zhuǎn)換示意圖；

圖3(a)為本申請(qǐng)一種實(shí)施例的環(huán)形偽影修正的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3(b)為本申請(qǐng)另一種實(shí)施例的環(huán)形偽影修正的裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為應(yīng)用本申請(qǐng)實(shí)施的環(huán)形偽影修正的方法及裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

在探測器增益未標(biāo)定良好與存在像素壞點(diǎn)的情況下，經(jīng)過FDK算法重建的錐形束CT(CBCT)圖像，會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的環(huán)形偽影，這破壞了圖像的細(xì)節(jié)信息，進(jìn)一步地，這對(duì)應(yīng)用CBCT進(jìn)行放療擺位和工業(yè)材料檢測等操作帶來誤差。在不破壞原有圖像信息的基礎(chǔ)上，本申請(qǐng)能有效消除環(huán)形偽影。

下面通過具體實(shí)施方式結(jié)合附圖對(duì)本申請(qǐng)作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

請(qǐng)參照?qǐng)D1和圖2，本申請(qǐng)公開了一種環(huán)形偽影修正的方法，該環(huán)形偽影修正的方法包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01、處理步驟S03、相減步驟S05、提取步驟S07、判斷步驟S09、迭代步驟S11和修正步驟S13，下面具體說明。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01：將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，并作為處理步驟S03中的輸入圖像，進(jìn)而執(zhí)行處理步驟S03。在一具體實(shí)施例中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01包括使用三次樣條插值將將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)。由于環(huán)形偽影的環(huán)形在極坐標(biāo)下表現(xiàn)為條狀，因此將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，這便于之后更好地提取出偽影信息。需要說明的是，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01中原始圖像可以為原始CBCT圖像。

處理步驟S03：對(duì)輸入的圖像進(jìn)行消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的處理，得到去除環(huán)形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像。需要說明的是，在初次迭代時(shí)，處理步驟S03中輸入的是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01中的極坐標(biāo)下的原始圖像，在后續(xù)迭代過程中，處理步驟S03中輸入的則是迭代步驟S11中的補(bǔ)償圖像。在一較優(yōu)實(shí)施例中，處理步驟S03包括對(duì)所述輸入圖像進(jìn)行相關(guān)總變分(RTV，Relative Total-Variance)平滑處理，以消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影，得到去除環(huán)形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像。在一較優(yōu)實(shí)施例中，處理步驟S03中的RTV平滑的目標(biāo)函數(shù)如下：

其中I_p為輸入的圖像，p為圖像的像素索引，S為得到的模版圖像，(S_p-I_p)²為平滑項(xiàng)，和為全變分窗口，像素索引q屬于窗口R(p)，和分別為兩個(gè)方向的偏導(dǎo)數(shù)，g_p,q為空間關(guān)聯(lián)度的加權(quán)函數(shù)。為了更好的捕捉圖像的空間變化，利于結(jié)構(gòu)和紋理的分離，本申請(qǐng)引入兩個(gè)窗口和λ為圖像平滑強(qiáng)度的加權(quán)，ε為一個(gè)極小的正數(shù)，主要是為了避免零的出現(xiàn)。由于目標(biāo)函數(shù)是一個(gè)非凸函數(shù)，所以本申請(qǐng)可以采用二次懲罰的方法求解此目標(biāo)函數(shù)。

相減步驟S05：將坐標(biāo)轉(zhuǎn)換步驟S01中的極坐標(biāo)下的原始圖像減去處理步驟S03中得到的模版圖像，得到殘差圖像。由于殘差圖像是由原始圖像減去不包括環(huán)形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像得到，因此殘差圖像實(shí)際上就是包含圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的圖像。

提取步驟S07：對(duì)殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像。由于受到探測器增益不一致等的影響，在極坐標(biāo)下，條狀偽影可以估計(jì)為一相同的像素值，因此可以在極坐標(biāo)的角度方向上對(duì)殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像，所以在一較優(yōu)實(shí)施例中，提取步驟S07包括對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像。在一具體實(shí)施例中，提取步驟S07包括對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上進(jìn)行中值提取，以得到環(huán)形偽影圖像。另外，由于RTV平滑的誤差和探測器壞點(diǎn)影響導(dǎo)致的壞點(diǎn)等原因，殘差圖像上可能表現(xiàn)出一些過高像素值和過低像素值的像素點(diǎn)，在進(jìn)行提取的過程中，可以排除這些點(diǎn)，因此在一較優(yōu)實(shí)施例中，提取步驟S07包括：在對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上進(jìn)行提取時(shí)，對(duì)殘差圖像中非過高值和非過低值的像素點(diǎn)進(jìn)行提取，進(jìn)一步地，可以是進(jìn)行中值提取；具體地，對(duì)殘差圖像中非過高值和非過低值的像素點(diǎn)進(jìn)行提取，可以設(shè)定一個(gè)像素閾值，將過高的像素值和過低的像素值的像素點(diǎn)排除，例如將像素點(diǎn)中其值低于10％和高于90％的排除，保留中間的80％作為提取的采樣值。

判斷步驟S09：判斷當(dāng)前是否達(dá)到停止迭代條件。在一較優(yōu)實(shí)施例中，判斷步驟S09包括根據(jù)本次環(huán)形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像，判斷是否停止迭代，這是一種迭代停止條件；和/或，根據(jù)當(dāng)前的迭代次數(shù)，判斷是否停止迭代，若當(dāng)前的迭代次數(shù)達(dá)到了設(shè)定的迭代次數(shù)閾值，則判斷停止迭代，反之，則判斷繼續(xù)迭代，這是另一種迭代停止條件；當(dāng)判斷步驟S09同時(shí)包括這兩種迭代停止條件時(shí)，在一實(shí)施例中，可以是只要滿足其中一個(gè)迭代停止條件，即判斷停止迭代，當(dāng)兩個(gè)迭代停止條件都不滿足時(shí)，則判斷繼續(xù)迭代。在一較優(yōu)實(shí)施例中，判斷步驟S09包括判斷本次形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像之差的二范數(shù)，當(dāng)該二范數(shù)小于一閾值時(shí)，則判斷停止迭代，反之，則判斷繼續(xù)迭代。在一實(shí)施例中，判斷步驟S09可以使用下述公式來作為判斷二范數(shù)的條件：

其中r_k+1和r_k分別為本次迭代的環(huán)形偽影圖像和前一次迭代的環(huán)形偽影圖像，r₁為第一次迭代提取的環(huán)形偽影圖像，||·||₂為圖像的二范數(shù)；在一實(shí)施例中，可以將閾值設(shè)置為0.002，當(dāng)s_d小于0.002時(shí)停止迭代，否則，繼續(xù)迭代。

需要說明的是，在上述的一個(gè)實(shí)施例中，由于判斷步驟S09是根據(jù)本次環(huán)形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像，判斷是否停止迭代，因此當(dāng)進(jìn)行初次迭代時(shí)，本次環(huán)形偽影圖像并不存在前一次環(huán)形偽影圖像，這時(shí)在判斷步驟S09也是判斷需要繼續(xù)迭代，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將初次迭代時(shí)不存在的那個(gè)前一次環(huán)形偽影圖像設(shè)置為空白圖像，也可以根據(jù)該次迭代的次數(shù)為1，直接判斷繼續(xù)迭代。

迭代步驟S11：當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則根據(jù)本次殘差圖像和本次環(huán)形偽影圖像來對(duì)本次的模版圖像進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償圖像，并將該補(bǔ)償圖像作為處理步驟S03中的輸入圖像，進(jìn)而執(zhí)行處理步驟S03。在一具體實(shí)施例中，迭代步驟S11包括當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則將本次殘差圖像減去本次環(huán)形偽影圖像，得到細(xì)節(jié)圖像；將該細(xì)節(jié)圖像補(bǔ)償至本次的模版圖像中，以得到補(bǔ)償圖像。在一實(shí)施例中，將細(xì)節(jié)圖像補(bǔ)償至本次的模版圖像，可以是將細(xì)節(jié)圖像與本次的模版圖像相加，相加后得到的圖像即為補(bǔ)償圖像。迭代步驟S11實(shí)質(zhì)上是將補(bǔ)償圖像輸出給處理步驟S03，使得補(bǔ)償圖像重新從處理步驟S03開始，再依次進(jìn)行相減步驟S05、提取步驟S07、判斷步驟S09，并在判斷步驟S09中判斷是否還要繼續(xù)進(jìn)行迭代，如此循環(huán)，直到某一次迭代中在判斷步驟S09中判斷為停止迭代，然后再進(jìn)行修正步驟S13。迭代步驟S11每次都是將本次補(bǔ)償圖像輸出給處理步驟S03，以進(jìn)行迭代，這可以保證消除環(huán)形偽影的效果。

修正步驟S13：當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則使用本次環(huán)形偽影圖像對(duì)原始圖像進(jìn)行修正，以獲取環(huán)形偽影修正后的圖像。在一具體實(shí)施例中，修正步驟S13包括當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則將本次的環(huán)形偽影圖像由極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，并將笛卡爾坐標(biāo)下的原始圖像減去笛卡爾坐標(biāo)下的本次環(huán)形偽影圖像，得到環(huán)形偽影修正后的圖像。

請(qǐng)參照?qǐng)D3(a)和(b)，本申請(qǐng)還公開了一種環(huán)形偽影修正的裝置，該環(huán)形偽影修正的裝置包括坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元01、處理單元03、相減單元05、提取單元07、判斷單元09、迭代單元11和修正單元13，下面具體說明。

坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元01用于將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo),并作為處理單元03中的輸入圖像，輸入給處理單元03進(jìn)行處理。在一具體實(shí)施例中，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元01包括插值單元01a，插值單元01a用于使用三次樣條插值將將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)。由于環(huán)形偽影的環(huán)形在極坐標(biāo)下表現(xiàn)為條狀，因此將原始圖像由笛卡爾坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為極坐標(biāo)，這便于之后更好地提取出偽影信息。需要說明的是，坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元01中處理的原始圖像可以為原始CBCT圖像。

處理單元03用于對(duì)上述的輸入圖像進(jìn)行消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的處理，得到去除環(huán)形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像。需要說明的是，在初次迭代時(shí)，處理單元03中輸入的是坐標(biāo)轉(zhuǎn)換單元01中的極坐標(biāo)下的原始圖像，在后續(xù)迭代過程中，處理單元03中輸入的則是迭代單元11中的補(bǔ)償圖像。在一較優(yōu)實(shí)施例中，處理單元03包括相關(guān)總變分單元03a，相關(guān)總變分單元03a對(duì)輸入圖像進(jìn)行相關(guān)總變分(RTV，Relative Total-Variance)平滑處理，以消除圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影，得到去除環(huán)形和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像。在一較優(yōu)實(shí)施例中，處理單元03中的RTV平滑的目標(biāo)函數(shù)如下：

其中I_p為輸入的圖像，p為圖像的像素索引，S為得到的模版圖像，(S_p-I_p)²為平滑項(xiàng)，和為全變分窗口，像素索引q屬于窗口R(p)，和分別為兩個(gè)方向的偏導(dǎo)數(shù)，g_p,q為空間關(guān)聯(lián)度的加權(quán)函數(shù)。為了更好的捕捉圖像的空間變化，利于結(jié)構(gòu)和紋理的分離，本申請(qǐng)引入兩個(gè)窗口和λ為圖像平滑強(qiáng)度的加權(quán)，ε為一個(gè)極小的正數(shù)，主要是為了避免零的出現(xiàn)。由于目標(biāo)函數(shù)是一個(gè)非凸函數(shù)，所以本申請(qǐng)可以采用二次懲罰的方法求解此目標(biāo)函數(shù)。

相減單元05用于將極坐標(biāo)下的原始圖像減去模版圖像，得到殘差圖像。由于殘差圖像是由原始圖像減去不包括形偽影和圖像細(xì)節(jié)的模版圖像得到，因此殘差圖像實(shí)際上就是包含圖像細(xì)節(jié)和環(huán)形偽影的圖像。

提取單元07用于對(duì)殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像。由于受到探測器增益不一致等的影響，在極坐標(biāo)下，條狀偽影可以估計(jì)為一相同的像素值，因此可以在極坐標(biāo)的角度方向上對(duì)殘差圖像進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像，所述在一較優(yōu)實(shí)施例中，提取單元07包括方向提取單元07a，方向提取單元07a用于對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像。在一具體實(shí)施例中，方向提取單元07a包括中值提取單元07b，中值提取單元07b用于對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上進(jìn)行中值提取，以得到環(huán)形偽影圖像。另外，由于RTV平滑的誤差和探測器壞點(diǎn)影響導(dǎo)致的壞點(diǎn)等原因，殘差圖像上可能表現(xiàn)出一些過高像素值和過低像素值的像素點(diǎn)，在進(jìn)行中值提取的過程中，可以排除這些點(diǎn)，因此在一較優(yōu)實(shí)施例中，提取單元07包括選擇提取單元07c，選擇提取單元07c用于對(duì)殘差圖像中非過高值和非過低值的像素點(diǎn)進(jìn)行提取，以得到環(huán)形偽影圖像，較優(yōu)地，選擇提取單元07c可以是對(duì)殘差圖像在極坐標(biāo)的角度方向上對(duì)殘差圖像中非過高值和非過低值的像素點(diǎn)進(jìn)行提取，進(jìn)一步地，選擇提取單元07c可以是進(jìn)行中值提取；選擇提取單元07c在實(shí)現(xiàn)時(shí)，在對(duì)殘差圖像中非過高值和非過低值的像素點(diǎn)進(jìn)行提取時(shí)，可以設(shè)定一個(gè)像素閾值，將過高的像素值和過低的像素值的像素點(diǎn)排除，例如將像素點(diǎn)中其值低于10％和高于90％的排除，保留中間的80％作為提取的采樣值。

判斷單元09判斷當(dāng)前是否達(dá)到停止迭代條件。在一較優(yōu)實(shí)施例中，判斷單元09包括比較單元09a和/或次數(shù)單元09b，具體地，比較單元09a用于根據(jù)本次環(huán)形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像，判斷是否停止迭代；次數(shù)單元09b用于根據(jù)當(dāng)前的迭代次數(shù)，判斷是否停止迭代，若當(dāng)前的迭代次數(shù)達(dá)到了設(shè)定的迭代次數(shù)閾值，則判斷停止迭代，反之，則判斷繼續(xù)迭代；在一實(shí)施例中，當(dāng)判斷單元09同時(shí)包括比較單元09a和次數(shù)單元09b時(shí)，則可以是當(dāng)比較單元09a和次數(shù)單元09b任一個(gè)判斷當(dāng)前要停止迭代，則判斷單元09作出當(dāng)前停止迭代的判斷。在一較優(yōu)實(shí)施例中，比較單元09a包括二范數(shù)比較單元09c，二范數(shù)比較單元09c用于判斷本次形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像之差的二范數(shù)，當(dāng)該二范數(shù)小于一閾值時(shí)，則判斷停止迭代，反之，則判斷繼續(xù)迭代。在一實(shí)施例中，二范數(shù)比較單元09c可以使用下述公式來作為判斷條件：

其中r_k+1和r_k分別為本次迭代的環(huán)形偽影圖像和前一次迭代的環(huán)形偽影圖像，r₁為第一次迭代提取的環(huán)形偽影圖像，||·||₂為圖像的二范數(shù)；在一實(shí)施例中，可以將閾值設(shè)置為0.002，當(dāng)s_d小于0.002時(shí)停止迭代，否則，繼續(xù)迭代。

需要說明的是，由于比較單元09a是根據(jù)本次環(huán)形偽影圖像與前一次環(huán)形偽影圖像，判斷是否停止迭代，因此當(dāng)進(jìn)行初次迭代時(shí)，本次環(huán)形偽影圖像并不存在前一次環(huán)形偽影圖像，這時(shí)在比較單元09a也是判斷需要繼續(xù)迭代，具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，可以將初次迭代時(shí)不存在的那個(gè)前一次環(huán)形偽影圖像設(shè)置為空白圖像，也可以根據(jù)該次迭代的次數(shù)為1，直接判斷繼續(xù)迭代。

迭代單元11用于當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則根據(jù)本次殘差圖像和本次環(huán)形偽影圖像來對(duì)本次的模版圖像進(jìn)行補(bǔ)償，以得到補(bǔ)償圖像，并將該補(bǔ)償圖像作為處理單元03中的輸入圖像，輸入給處理單元03進(jìn)行處理。在一具體實(shí)施例中，迭代單元11包括迭代子單元11a，迭代子單元11a用于當(dāng)判斷繼續(xù)迭代時(shí)，則將本次殘差圖像減去本次環(huán)形偽影圖像，得到細(xì)節(jié)圖像；將該細(xì)節(jié)圖像補(bǔ)償至本次的模版圖像中，以得到補(bǔ)償圖像。在一實(shí)施例中，迭代子單元11a將細(xì)節(jié)圖像補(bǔ)償至本次的模版圖像，可以是將細(xì)節(jié)圖像與本次的模版圖像相加，相加后得到的圖像即為補(bǔ)償圖像。迭代單元11實(shí)質(zhì)上是將補(bǔ)償圖像輸出給處理單元03，使得補(bǔ)償圖像重新從處理單元03開始，再依次由相減單元05、提取單元07和判斷單元09進(jìn)行工作，并在判斷單元09中判斷是否還要繼續(xù)進(jìn)行迭代，如此循環(huán)，直到某一次迭代中在判斷單元09中判斷為停止迭代，然后再進(jìn)行修正單元13。迭代單元11每次都是將本次補(bǔ)償圖像輸出給處理單元03，以進(jìn)行迭代，這可以保證消除環(huán)形偽影的效果。

修正單元13用于當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則使用本次環(huán)形偽影圖像對(duì)原始圖像進(jìn)行修正，以獲取環(huán)形偽影修正后的圖像。在一具體實(shí)施例中，修正單元13包括修正子單元13a，修正子單元13a用于當(dāng)判斷停止迭代時(shí)，則將本次的環(huán)形偽影圖像由極坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為笛卡爾坐標(biāo)，并將笛卡爾坐標(biāo)下的原始圖像減去笛卡爾坐標(biāo)下的本次環(huán)形偽影圖像，得到環(huán)形偽影修正后的圖像。

請(qǐng)參照?qǐng)D4，為應(yīng)用本申請(qǐng)的環(huán)形偽影修正的方法及裝置進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)結(jié)果圖，第1至3列分別為不同層面的CBCT圖像；第一行的圖像為原始CBCT圖像(即環(huán)形偽影修正前的圖像)；第二行的圖像為環(huán)形偽影修正后的圖像，可以看到應(yīng)用本申請(qǐng)后，環(huán)形偽影修正后的圖像不僅被消除了環(huán)形偽影對(duì)圖像造成的影響，還有效地保留了圖像細(xì)節(jié)和圖像分辨率；第三行的圖像為最終迭代提取的環(huán)形偽影圖像，可以看到，提取的環(huán)形偽影圖像很好，這樣最終在修正步驟中將此提取的環(huán)形偽影圖像對(duì)原始圖像進(jìn)行修正時(shí)，效果自然也很好。

本申請(qǐng)?zhí)峁┑沫h(huán)形偽影修正的方法及裝置，利用極坐標(biāo)轉(zhuǎn)化、相關(guān)總變分處理、中值提取和迭代修正等實(shí)現(xiàn)迭代環(huán)形偽影修正，具體地，利用相關(guān)總變分對(duì)圖像進(jìn)行邊緣保護(hù)的平滑，得到細(xì)節(jié)和偽影圖像，應(yīng)用于環(huán)形偽影修正；利用迭代修正的方法，不斷提取環(huán)形偽影，達(dá)到圖像環(huán)形偽影修正的結(jié)果。本申請(qǐng)?jiān)谌コh(huán)形偽影過程中，做到了不損壞原始圖像的細(xì)節(jié)和不降低圖像的分辨率，并且處理流程簡單等；另外本申請(qǐng)僅在圖像域中對(duì)環(huán)形偽影進(jìn)行提取，因此它的處理完全兼容臨床使用的流程。為了更加切合臨床應(yīng)用，在一實(shí)施例中，還可以利用GPU加速大大降低環(huán)形偽影修正的時(shí)間。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實(shí)施方式對(duì)本申請(qǐng)所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請(qǐng)的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本申請(qǐng)所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。