[发明专利]一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学图像处理技术领域，尤其涉及一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法。

背景技术

如图1所示，一台螺旋CT机通常由如下部件构成：X线管球、CT探测器、机架、数据采集系统。在扫描过程中，机架带动X线管球和CT探测器进行旋转的同时，X线管球进行曝光，CT探测器采集扫描物体在各个角度下的投影数据，并利用工作站重建获得表示物体X线衰减系数的断层图像。

CT探测器由光电阵列模块在支撑结构件上拼接而成。支撑结构件成弧形，弧形的圆心是管球的焦点，每个光电模块通过插槽和螺钉固定在支撑结构上，从而连接成一个弧形的探测器。光电阵列模块的结构如图2所示，主要由滤线器，闪烁体和硅光电二极管阵列构成。滤线器由一系列薄的钨片排列成梳子状的结构，用于滤除由其他方向传播过来的散射光子。闪烁体的作用是将X线光子转化为可见光子。入射X光子与闪烁体作用，激发出可见光子，硅光电二极管将可见光转换为电流信号，数据采集系统再对电流信号进行采集。

在理想情况下，探测器的各个像素对X光子的响应是一致的，即在相同的X光子入射的情况下，探测器各个像素的输出不会随着X光子入射探测器的位置而改变。但是在实际情况中，探测器响应的一致性是无法达到的。一方面在探测器制造过程中，不可能制造出完全一致的探测器像素。例如，由于机械加工和安装的误差，滤线器钨片之间的距离不能完全一致。光电阵列模块每个像素的光电二级管的响应也可能有所差别。另一方面，在长时间的X线照射情况下，探测器的某些像素会严重退化，会在探测器像素的输出信号上产生一个不稳定的偏置，或是探测器像素的响应与输入的X光子数呈非线性关系。这些都会导致一些探测器像素的响应与其他像素的响应明显不同。

探测器像素响应的不一致性通常会导致重建图像中的环带状伪像。现有的校正方法主要分为如下两类：

一类校正是在原始的投影正弦图数据中进行。首先标记出探测器中这些响应非正常的像素，使用模体测量出探测器在不同X光子入射量下的投影误差。误差根据一定的模型估计出当前投影数据的误差，对这些探测器像素的响应进行补偿。这类方法的缺点是，需要经常性的对像素响应的偏差进行标定，并且对于像素响应偏差不稳定的情况不能有效的补偿。

另一类校正方法是在重建图像中进行。在重建图像中检测同心的环或者弧，测定这些环的强度，并从重建图像中减去。这类方法的缺点在于，有时环状伪像和真实的解剖结构的边界是难于区分的，在去除环状伪像的过程中，也会损失真实边界信息。

发明内容

本发明的目的是提供一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，可以有效地消除由于探测器像素响应不一致性产生的伪像。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种CT探测器像素响应不一致性的校正方法，该方法包括：

将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线；

去除初始平均响应曲线中的轮廓线；

在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点，并将响应不一致的像素点分为两类：单双点，以及连续三点及以上；

对于单双点的响应不一致像素点使用邻域中值滤波的方法估计偏差；

对于连续三点及以上的响应不一致像素点使用基于平滑性约束的填充方法估计偏差；

根据估计出的偏差补偿原始的投影正弦图，完成CT探测器像素响应不一致性的校正。

所述将原始的投影正弦图在多个投影角内进行平均，获得初始平均响应曲线包括：

沿投影数n方向将原始的投影正弦图P(m,n)进行平均滤波，得到再将沿投影数n方向进行下采样得到初始平均响应曲线

其中，m表示探测器像素点坐标，n表示投影数。

所述去除初始平均响应曲线中的轮廓线包括：

沿探测器像素点坐标m方向使用savitzky-golay滤波器进行滤波获取轮廓线Z(m,n)，表示为：

将获取轮廓线Z(m,n)从初始平均响应曲线中减去，再沿投影数n方向进行一次低频滤波，获得去除轮廓线的平均响应曲线R，其中的像素点记为R(m,n)，表示为：

所述在去除轮廓线的平均响应曲线中探测响应不一致的像素点包括：

利用每一像素点与其领域像素点平均值的差异来探测响应不一致的像素点，表示为：

其中，R(l,n)表示R(m,n)的相邻的2W个像素点，2W+1表示领域像素点的窗宽；