[发明专利]基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法及系统

说明书

本发明公开了基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法及系统，涉及图像处理技术领域，其技术方案要点是：获取多色投影数据；初始化硬化校正函数中的拟合参数，并通过硬化校正函数将每个角度下的多色投影数据映射为相应的等效单色投影数据；对每个角度下的等效单色投影数据求和，计算得到每个角度下的投影总值；以所有角度下的投影总值满足等量衰减建立最优化参数求解模型；利用迭代优化求解方法对最优化参数求解模型进行求解，得到最优参数；依据最优参数更新硬化校正函数中的拟合参数，并通过更新后的硬化校正函数将每个角度下的多色投影数据映射为相应校正后的等效单色投影数据。本发明可改善因多能重建引起的伪影，提升图像重建质量。

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，更具体地说，它涉及基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法及系统。

背景技术

计算机断层成像技术(CT)作为一种无损检测技术，广泛应用于医疗诊断、工业检测等多个领域。CT通过采集不同角度下物体的不同投影图像并运用特定图像重建算法获得物体内部衰减系数分布特征，用以区分结构、密度等变化，在医疗诊断或工业缺陷检测得到广泛应用。然而，由于标准的CT重建算法是以单能X射线为假设前提，而实际应用中，射线源具有多色性，当多色X射线穿过物体时，物体对不同能量光子的衰减程度不同，随着物体厚度的增加，穿透物体的低能量光子占比越来越小，而高能量光子占比越来越多，形成射束硬化效应。利用射束硬化的投影数据重建会造成重建的衰减系数图像上形成四周亮，中间暗的“杯状”伪影以及包含金属物周围的放射状“条状”伪影。这些伪影统称为硬化伪影，硬化伪影降低图像的质量，出现“同物异影”或“异物同影”现象，严重影响重建图像中物体识别和分割以及密度的判断和物质甄别。

现阶段，CT硬化校正主要有硬件校正法及软件校正法，软件校正法主要根据硬化伪影的形成机理，利用一定的校正算法对X射线的投影数据做一定的计算处理，常见的有线性化方法、蒙特卡洛校正方法、迭代校正法以及深度学习法等。目前实际工程应用中仍以线性法为主，线性化方法通过一定的函数方法变换，建立如多项式、指数函数、阈值幂指数等校正函数模型，把非线性投影数据校正为线性投影数据。该类型方法的关键是如何准确获取校正函数模型的参数。常用方法是借助楔形模体或多层薄板通过实验方法来确定拟合参数，但是这种方法繁琐，工作量大。现有技术中提出了利用重建图像的灰度熵作为目标约束条件对阈值幂指数校正模型的参数进行优化迭代求解的方法，该方法可以准确的获得校正模型的参数，适用多金属材质的硬化伪影校正，但该方法需要不断的图像重建迭代，计算量巨大。

因此，如何研究设计一种能够克服上述缺陷的基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法及系统是我们目前急需解决的问题。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明的目的是提供基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法及系统，利用衰减系数总和相等的等量衰减条件作为目标约束条件，对选定的硬化校正函数的拟合参数进行迭代优化求解，并最终以该最优参数和校正函数对多色投影进行校正，改善因多能重建引起的伪影，提升图像重建质量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

第一方面，提供了基于等量衰减参数寻优的CT硬化伪影校正方法，包括以下步骤：

获取不同角度下对数化后的多色投影数据；

初始化硬化校正函数中的拟合参数，并通过硬化校正函数将每个角度下的多色投影数据映射为相应的等效单色投影数据；

对每个角度下的等效单色投影数据求和，计算得到每个角度下的投影总值；

以所有角度下的投影总值满足等量衰减建立最优化参数求解模型；

利用迭代优化求解方法对最优化参数求解模型进行求解，得到最优参数；

依据最优参数更新硬化校正函数中的拟合参数，并通过更新后的硬化校正函数将每个角度下的多色投影数据映射为相应校正后的等效单色投影数据。