用于消除由性能差異的探測器單元所致的條狀偽影的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明大體涉及計算機圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種用于消除由性能差異的探測 器單元所致的條狀偽影的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 計算機X射線斷層成像（CT，ComputedTomography)是現(xiàn)代醫(yī)學中常用的內(nèi)視檢 測技術(shù)，CT技術(shù)主要利用X射線線束與探測器圍繞人體旋轉(zhuǎn)，并連續(xù)進行斷面掃描，每次掃 描過程中由探測器接收穿過人體后的衰減X射線信息后輸入計算機，經(jīng)計算機根據(jù)接收到 的衰減X射線信息進行圖像重建，以獲取人體檢測部位的圖像。
[0003] CT技術(shù)中的圖像重建是影響檢測結(jié)果的一個重要因素，如何清晰、準確地重現(xiàn)檢 測部位的圖像，是本領(lǐng)域技術(shù)人員一直研究的課題。
[0004] 從CT系統(tǒng)的成像原理可知，會存在諸多因素影響CT圖像的質(zhì)量。例如，在現(xiàn)有的 CT系統(tǒng)中，由于探測器自身的結(jié)構(gòu)和制造工藝的原因，在探測器上的探測器單元之間會不 可避免地存在一些性能差異，即存在一些性能差異的探測器單元，通過這些性能差異的探 測器單元感應(yīng)獲得的投影數(shù)據(jù)不能準確地反映出檢測部位的圖像，因此，不能直接應(yīng)用于 CT圖像重建。
[0005] 現(xiàn)有的一種處理方法是：在確定存在性能差異的探測器單元的情況下，通常通過 插值方法，由與該性能差異的探測器單元相鄰的兩個探測器單元上感應(yīng)得到的投影數(shù)據(jù)來 估算出該性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)，然而，在該性能差異的探測器單元的正確 投影數(shù)據(jù)與該估算出的投影數(shù)據(jù)之間會存在一定的估算誤差。因此，在CT圖像重建的過 程，使用濾波反投影方法用投影數(shù)據(jù)來重建圖像時，該估算誤差則被反投影到重建的圖像 上，從而在該重建的圖像上形成條狀偽影，進而影響CT重建圖像的質(zhì)量。
[0006] 因此，有必要提供一種改進的方法以解決如上所述的至少一個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的一個方面在于提供一種用于消除由性能差異的探測器單元所致的條狀 偽影的方法，其包括如下步驟：
[0008] al)估算出對于一應(yīng)或多幀投影數(shù)據(jù)中的每一幀投影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單 元上的投影數(shù)據(jù)；
[0009] a2)用所述估算出的對應(yīng)每一幀投影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù) 來重建出一個或多個初始圖像；
[0010] a3)從所述重建出的帶有條狀偽影的一個或多個初始圖像中估算出對應(yīng)每一幀投 影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)；及
[0011] a4)用所述估算出的對應(yīng)每一幀投影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單元上的投影誤差 數(shù)據(jù)來重建出一個或多個輸出圖像，從而從所述重建出的一個或多個輸出圖像中消除所述 條狀偽影。
[0012] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟al)包括使用 插值方法來估算出性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)。
[0013] 在如上所述的方法中，所述步驟a4)包括：
[0014] 從所述估算出的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)中減去所述估算出的性能 差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)，從而來獲得校正后的性能差異的探測器單元上的投 影數(shù)據(jù)；及
[0015] 用所述校正后的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)來重建出一個或多個輸出 圖像。
[0016] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟a2)包括使用 濾波反投影方法用所述估算出的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)來重建出一個或多 個初始圖像，以及所述步驟a4)包括使用濾波反投影方法用所述估算出的性能差異的探測 器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)來重建出一個或多個輸出圖像。
[0017] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟a3)包括：
[0018] 從所述重建出的一個或多個初始圖像中沿著所述性能差異的探測器單元的投影 射線方向提取出圖像條紋；及
[0019] 用所述提取出的圖像條紋中一個或多個像素的一個或多個灰階值來估算出所述 性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)。
[0020] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟a3)還包括：
[0021] 在X射線源的位置與所述性能差異的探測器單元的位置之間形成第一直線；
[0022] 選取與所述第一直線平行的第二和第三直線，其中，所述第二直線到所述第一直 線的距離等于所述第三直線到所述第一直線的距離；及
[0023] 用所述第一、所述第二和所述第三直線的一個或多個對應(yīng)的像素的一個或多個灰 階值來估算出所述性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)。
[0024] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟a3)還包括：
[0025] 將所述第一直線分成Μ段；
[0026] 分別將所述第二和所述第三直線也分成對應(yīng)的Μ段；
[0027] 使用如下的公式來計算出所述性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)：
[0028]
k-1
[0029] 其中，p>，row，view)代表所述性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)，Is(k， 2)代表所述第一直線上的第k段的灰階值，Is(k，l)代表所述第二直線上的第k段的灰階 值，Is (k，3)代表所述第三直線上的第k段的灰階值，Μ代表分段的數(shù)量，Q代表將條狀偽影 水平映射到所述性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)的常數(shù)，及a代表在2)中 非零單元的數(shù)量，其4
[0030] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟a3)還包括：
[0031] 確定所述第一、所述第二和所述第三直線上各自的第k段是否在所述重建出的一 個或多個初始圖像的像素范圍內(nèi)；
[0032] 當確定出所述第一、所述第二和所述第三直線上各自的第k段不在所述重建出的 一個或多個初始圖像的像素范圍內(nèi)時，則所述第一、所述第二和所述第三直線上各自的第k段的灰階值為零；及
[0033] 當確定出所述第一、所述第二和所述第三直線上各自的第k段在所述重建出的一 個或多個初始圖像的像素范圍內(nèi)時，則所述第一、所述第二和所述第三直線上各自的第k段的灰階值從所述重建出的一個或多個初始圖像中插值得出。
[0034] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述第二直線到所述第 一直線的所述距離及所述第三直線到所述第一直線的所述距離由探測器的探測器單元的 大小、所述X射線源至所述探測器的距離、所述X射線源到所述X射線源的旋轉(zhuǎn)中心的距離 以及重建卷積核確定。
[0035] 根據(jù)本發(fā)明的以上【具體實施方式】的用于消除由性能差異的探測器單元所致的條 狀偽影的方法通過從重建出的帶有條狀偽影的一個或多個初始圖像中估算出性能差異的 探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)，用估算出的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù)減去該估 算出的性能差異的探測器單元上的投影誤差數(shù)據(jù)，來進一步獲得校正后的性能差異的探測 器單元上的投影數(shù)據(jù)，從而能夠減小估算誤差，并且，用校正后的性能差異的探測器單元上 的投影數(shù)據(jù)重建出一個或多個輸出圖像，從而能夠從重建出的一個或多個輸出圖像中移除 條狀偽影，提高CT重建圖像的質(zhì)量。
[0036] 本發(fā)明的另一個方面在于提供一種用于消除由性能差異的探測器單元所致的條 狀偽影的方法，其包括如下步驟：
[0037] bl)估算出對應(yīng)一幀或多幀投影數(shù)據(jù)中的每一幀投影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單 元上的投影數(shù)據(jù)；
[0038] b2)用所述估算出的對應(yīng)每一幀投影數(shù)據(jù)的性能差異的探測器單元上的投影數(shù)據(jù) 來重建出一個或多個初始圖像；
[0039] b3)計算出在所述重建出的一個或多個初始圖像上的一個或多個像素中的每一個 像素的可能的條狀偽影方向；
[0040] b4)識別對于每一個像素沿著所述可能的條狀偽影方向的條狀偽影特征；
[0041] b5)當識別出一個像素為條狀偽影像素時，平滑在所述條狀偽影方向上的所述條 狀偽影像素，從而來平滑差異圖像；及
[0042] b6)用所述平滑后的差異圖像來更新一個或多個輸出圖像。
[0043] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟b3)包括：
[0044] X射線源與所述重建出的一個或多個初始圖像上的一個或多個像素中的每一個像 素形成第一直線；及
[0045] 所述第一直線限定出所述重建出的一個或多個初始圖像上的一個或多個像素中 的每一個像素的可能的條狀偽影方向。
[0046] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟b4)包括：
[0047] 在所述重建出的一個或多個初始圖像中沿著所述可能的條狀偽影方向選取靠近 所述像素的若干個像素點；
[0048] 選取穿過所述若干個像素點中的每一個像素點并且垂直于所述可能的條狀偽影 方向的第二直線；
[0049] 對于所述若干個像素點中的每一個像素點，在其所述第二直線上找到與所述像素 點相鄰的兩個像素點；
[0050] 比較所述像素點的灰階值與其相鄰的兩個像素點的灰階值；及
[0051] 用所述比較的結(jié)果來識別出所述像素的條狀偽影特征。
[0052] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟b4)還包括：
[0053] 如果對于所述若干個像素點中的每一個像素點，總是有所述像素點的灰階值小于 與其相鄰的兩個像素點的灰階值，則將所述像素視為條狀偽影像素；或者
[0054] 如果對于所述若干個像素點中的每一個像素點，總是有所述像素點的灰階值大于 與其相鄰的兩個像素點的灰階值，則將所述像素視為條狀偽影像素。
[0055] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟b5)包括：
[0056] 使用如下的公式來平滑所述條狀偽影方向上的所述條狀偽影像素：
[0057]
[0058] 其中，wl、w2、w3代表加權(quán)系數(shù)，所述重建出的一個或多個初始圖像中的每一個初 始圖像為NXN圖像，I(i，j)代表所述條狀偽影像素P(i，j)的灰階值，i，j= [0，N]，II和 12分別代表在穿過所述條狀偽影像素P(i，j)并且垂直于所述條狀偽影方向的第二直線上 與所述條狀偽影像素p(i，j)相鄰的兩個像素的灰階值，以及i〇u>代表所述條狀偽影像素P(i，j)的正確灰階值。
[0059] 在本發(fā)明的一個【具體實施方式】中，在如上所述的方法中，所述步驟b6)包括：
[0060] 使用如下的公式來獲得