[发明专利]切伦科夫荧光成像中γ射线的去除方法

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更进一步涉及医学影像处理领域中的切伦科夫荧光成像去除干扰的方法。本发明可用于去除切伦科夫荧光成像过程中存在的γ射线干扰，提高切伦科夫荧光成像的图像质量。

背景技术

在切伦科夫荧光成像中，希望成像图像中荧光信号能够准确对应放射性核素活度，以反映核素标记的靶细胞的增殖和凋亡情况。但是由于产生切伦科夫光的同时，伴随着正电子湮灭或者γ衰变，面临着信号被γ射线干扰的问题，希望在去除γ射线干扰的同时，尽可能保留信号。

由于切伦科夫荧光信号的产生机制的特殊性，直接对原始图像选取阈值以去除干扰是很困难的。常用方法对γ射线干扰的像素使用平均化进行处理，不仅γ射线干扰不能完全去除，而且对周围的信号像素影响也较大。这些方法处理低放射性活度下采集的切伦科夫荧光图像的结果对原始信号影响之大以至于无法进行后续分析。

中国科学院自动化研究所在其申请的专利“基于切伦科夫效应的断层成像方法和系统”(专利申请号201080059913.0，公开号CN102741707A)中提出了一种切伦科夫三维断层成像系统。该专利申请采用高阶简化球谐近似模型和迭代半阈值算子相耦合的方法进行全域CLT重建，该系统仅使用切伦科夫荧光探测装置采集切伦科夫光学成像。该专利申请不足之处是，在采集平面光学图像时并没有考虑如何处理γ射线对切伦科夫成像的干扰。

Gregory S.Mitchell等人在“In vivo Cerenkov luminescence imaging：a new tool for molecular imaging.PhilTrans R Soc A 2011；369：4605-4619.”中提出了在切伦科夫图像采集的过程中通过CCD相机中的宇宙射线去除模块对切伦科夫荧光成像中γ射线进行处理。该方法对采集图像的相机要求较高，在一定程度上能够去除切伦科夫荧光成像过程中的γ射线。这种方法的不足之处有两个，其一是对于不同相机处理的结果不同，处理结果依赖于相机处理模块的性能。其二是不能完全去除γ射线的干扰，尤其是低放射性活度(等效表面10uCi以下)条件下图像处理的质量反而会下降。

发明内容

本发明的目的在于克服上述已有技术的不足，提出一种切伦科夫荧光成像中γ射线的去除方法，用于去除切伦科夫荧光成像中γ射线的干扰。

实现本发明的具体思路是，采用迭代处理的方法，逐步增加图像掩膜的宽度，计算图像的局部方差，根据最大类间方差法得到的阈值确定被干扰的像素，利用被干扰像素在掩膜范围内未被干扰像素的平均灰度值替换γ射线的像素值，根据处理的结果判断迭代是否结束，最后利用非截断小波抑噪算法滤除图像的噪声。

为实现上述目的，本发明的具体步骤如下：

(1)获取图像数据

1a)在避光条件下用CCD相机捕获切伦科夫荧光图像；

1b)在避光条件下用CCD相机捕获背景噪声图像；

(2)图像预处理

将采集的荧光图像减去背景噪声图像，得到被干扰图像；

(3)根据如下公式计算图像掩膜的宽度：

w＝2t+1

其中，w表示图像掩膜的宽度大小，t表示迭代的次数；

(4)获取局部方差图像

4a)使用平滑线性滤波器，对被干扰图像进行平滑线性滤波，获得图像中每个像素的局部均值；

4b)利用图像局部方差公式，计算被干扰图像中每个像素的局部方差，获取局部方差图像；

(5)确定被干扰像素

5a)采用最大类间方差法处理局部方差图像，获取判定阈值；

5b)将局部方差图像中方差大于判定阈值的像素标记为被干扰像素；

(6)构造信号判定矩阵

利用下面公式构造信号判定矩阵：