[发明专利]一种基于可调双因子的CT图像射束硬化伪影校正系统

说明书

本发明公开了一种基于可调双因子的CT图像射束硬化伪影校正系统，具体涉及X射线CT成像技术领域。该系统在校正过程中，先分割CT图像中高密度区域，获得边缘信息；然后计算高密度区域的投影数据；再近似计算物质对射线的衰减系数，获得高密度区域引起的伪影数据；最后利用经典的滤波反投影算法重建伪影数据，并用原始图像减去重建的伪影图像获得校正后的CT图像。该系统可为工业CT和医学CT检测提供高质量图像，与以往CT图像射束硬化伪影校正方法比较，该系统能快速、有效地消除硬化伪影，并且不需要先验知识。

技术领域

本发明涉及X射线CT成像技术领域，具体涉及一种基于可调双因子的CT图像射束硬化伪影校正系统。

背景技术

X射线CT(Computed Tomography，简称CT)是一种先进的无损检测技术，目前已广泛应用于工业、医学、材料检测等多个领域。其根据不同物质对X射线的吸收程度不同，重建出射线经过路径上的断层图像。但是由于X射线管发出的射线是多色的，当其穿过被测对象时与其发生相互作用，其中低能量的X光子优先被吸收，导致X射线高能部分在被穿过物质中的比例明显增加，射线的平均能量升高。这种现象可理解为能谱变“硬”了，并称之为射束硬化现象，其会导致CT投影值与穿过物质的厚度之间成非线性的关系。并且，物质衰减性越强，非线性关系表现越强，如骨头、金属等高密度物质。这种非线性投影关系使得重建的CT图像出现射束硬化伪影，图中可观察到“杯状”和“条状”伪影。

国内外文献中X射束硬化校正方法主要可以分为重建前校正和重建后校正。前者是在CT图像重建前，线性化采集的多色投影数据，对单一成分的“杯状”伪影可以得到不错的校正效果。而后者可用于校正更复杂的CT检测对象，首先对多色投影数据直接进行重建，获得包含硬化伪影的CT图像；然后进行图像分割，得到不同种类的物质；再对分割后的各个检测部分尤其是高密度部分进行重新投影，最后将这些部分材料的重投影数据与待校正的投影数据一起代入提出的校正表达式进行校正后的CT重建，如可在校正过程中引入迭代方法以改善校正效果，如骨校正算法，对骨组织引起的“条状”伪影有良好的校正效果，在CT上被广泛使用。

目前的校正方法大都需要先验知识，并且适用于成分组成简单的检测物体，如医学CT中，人体可以认为由软组织和骨质两种物质组成，工业CT中，待扫描的工件通常由单一的已知材料组成。而当医学CT人体成像中含有一些附属物(如人工假肢、金属附属物、造影剂等)，或工业CT成像中待检测的工件由多种未知的材料组成，这时由于没有太多的先验知识，CT图像射束硬化伪影的校正难度增大。

国内外一些发明专利中也涉及到CT图像射束伪影硬化校正技术，主要包括：

专利号为CN201210229538.0的中国专利公开了一种术中CT图像射束硬化伪影校正方法及装置，其首先从重建图像中分离出高密度组织部分和其他组织部分，并对它们分别进行重投影；然后对重投影数据进行校正，使用校正后的重投影数据进行图像重建得到误差CT图像，利用该误差CT图像对原始CT图像进行校正；最后获得校正CT图像。

专利号为CN201310092214.1的中国专利公开了一种基于卷积的X射线CT系统射束硬化校正方法，其首先将铅箔过滤片紧贴后准直器放置进行散射校正；然后设置CT系统扫描参数，不开射线源，采集系统的本底值；其次打开射线源，对当前实验室下的空气进行扫描，获取当前空气射线强度；再次扫描一组标准件，采集不同厚度下的投影数据，并进行拟合曲线，得到硬化模型和卷积校正模型；最后利用卷积校正模型函数进行硬化校正，得到校正后的射线强度数据，进行图像重建获得校正后的图像。

专利号为CN201510639130.4的中国专利公开了CT图像的射束硬化伪影校正装置及方法，包括骨组织图像获取模块、第一校正模块、正投影模块以及校正图像获取模块，其中骨组织图像获取模块用于从重建的原始图像中提取骨组织图像，第一校正模块用于调整该骨组织图像的当前的CT值，正投影模块用于对调整了CT值之后的骨组织图像进行正投影以获取骨组织图像的正投影数据，校正图像获取模块用于根据骨组织图像的正投影数据进行图像重建并获取校正图像。