【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于CT圖像處理技術(shù)，尤其涉及一種基于頻域分析的CT圖像平移運(yùn)動偽影校正方法。
技術(shù)介紹
計算機(jī)斷層成像(Computed Tomography，CT)自20世紀(jì)70年代問世以來，在人類疾病診斷和治療方面取得巨大成就，是當(dāng)今最先進(jìn)的醫(yī)學(xué)成像技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于臨床診斷和科學(xué)研究中，目前CT主要采用扇束掃描模式。傳統(tǒng)的CT理論均是在假設(shè)患者靜止不動的前提下研究的，難以滿足實(shí)際情況。CT成像需要一定時間，病人會發(fā)生自主性或非自主性的運(yùn)動，導(dǎo)致重建圖像存在運(yùn)動偽影，影響CT成像質(zhì)量。通過大量臨床實(shí)驗(yàn)，得出病人頭部的平均平移指數(shù)(Mean Translation Excursion，MTE)平均為2.5mm。由于CT掃描需要相對較高的輻射劑量，若因運(yùn)動而重復(fù)掃描是不可取的。因此，研究運(yùn)動偽影的校正方法具有重要的理論意義和臨床價值。常見的運(yùn)動偽影校正方法大致分為三類，一類通過增加排數(shù)、X射線源和探測器的旋轉(zhuǎn)速度，加快掃描。但這種方法會極大增加硬件設(shè)計難度和硬件成本，同時具有降低圖像的信噪比(SNR)的缺點(diǎn)。且病人還有可能在掃描過程中運(yùn)動，只能通過重復(fù)掃描修復(fù)，所以不是一個完整的解決方案。第二類使用外部數(shù)據(jù)跟蹤系統(tǒng)得到剛體運(yùn)動數(shù)據(jù)，進(jìn)行運(yùn)動偽影校正，但需要額外增加設(shè)備。第三類是基于運(yùn)動參數(shù)估計的，采用高階多項式曲線模型描述病人的平移運(yùn)動，尋找運(yùn)動參數(shù)與投影數(shù)據(jù)間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)運(yùn)動參數(shù)估計，然后在圖像重建過程中進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，最經(jīng)典的方法是利用數(shù)據(jù)一致性原理(HLCC)的估計方法挖掘投影數(shù)據(jù)內(nèi)在關(guān)聯(lián)估計出運(yùn)動參數(shù)，對于單純的平移運(yùn)動和簡單的運(yùn)動曲線估計精度高，但...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種基于頻域分析的CT圖像平移運(yùn)動偽影校正方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1：獲取受平移運(yùn)動影響的扇束CT圖像投影數(shù)據(jù)gF(β,u)，其中下標(biāo)F表示扇束模式，β為扇束模式的掃描視角β∈[0,2π)，u為探測器測得任意光束與射線源中線的距離；步驟2：對投影數(shù)據(jù)gF(β,u)進(jìn)行重排得到平行束模式的投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)，其中下標(biāo)P表示平行束模式，θ為重排后平行束模式的掃描視角；步驟3：對平行束模式投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)進(jìn)行一維傅里葉變換，得到F1[gP(θ,u)]，將F1[gP(θ,u)]分為兩部分F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)]，其中，θ1k和θ2k均為重排后平行束模式的掃描視角，只是大小范圍不同，k＝1,2,K,m，m為θ1k和θ2k的長度，γ為任意光束與射線源中線的夾角，γmax為γ的最大張角；步驟4：利用F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)]之間的變換關(guān)系計算獲得相位相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而求得相對位移量；步驟5：利用相對位移量與平移運(yùn)動參數(shù)之間的變換關(guān)系，計算獲得平移運(yùn)動參數(shù)；步驟6：利用步驟1獲取的投影數(shù)據(jù)gF(β,u)由濾波反投影算法進(jìn)行圖像重...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于頻域分析的CT圖像平移運(yùn)動偽影校正方法，其特征在于包括以下步驟：步驟1：獲取受平移運(yùn)動影響的扇束CT圖像投影數(shù)據(jù)gF(β,u)，其中下標(biāo)F表示扇束模式，β為扇束模式的掃描視角β∈[0,2π)，u為探測器測得任意光束與射線源中線的距離；步驟2：對投影數(shù)據(jù)gF(β,u)進(jìn)行重排得到平行束模式的投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)，其中下標(biāo)P表示平行束模式，θ為重排后平行束模式的掃描視角；步驟3：對平行束模式投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)進(jìn)行一維傅里葉變換，得到F1[gP(θ,u)]，將F1[gP(θ,u)]分為兩部分F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)]，其中，θ1k和θ2k均為重排后平行束模式的掃描視角，只是大小范圍不同，k＝1,2,K,m，m為θ1k和θ2k的長度，γ為任意光束與射線源中線的夾角，γmax為γ的最大張角；步驟4：利用F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)]之間的變換關(guān)系計算獲得相位相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而求得相對位移量；步驟5：利用相對位移量與平移運(yùn)動參數(shù)之間的變換關(guān)系，計算獲得平移運(yùn)動參數(shù)；步驟6：利用步驟1獲取的投影數(shù)據(jù)gF(β,u)由濾波反投影算法進(jìn)行圖像重建，在圖像重建中加入步驟5計算得到的平移運(yùn)動參數(shù)進(jìn)行運(yùn)動補(bǔ)償，校正運(yùn)動偽影。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT圖像平移運(yùn)動偽影校正方法，其特征在于，所述步驟2中：利用線性插值方法將扇束模式投影數(shù)據(jù)gF(β,u)重排轉(zhuǎn)換為平行束模式的投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)，具體重排過程為：gP(θ,u)＝c1gF(β1,u)+c2gF(β2,u)，其中，c1，c2為插值系數(shù)，θ∈[γmax,2π-γmax]。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CT圖像平移運(yùn)動偽影校正方法，其特征在于，所述步驟3中：掃描過程中被測物發(fā)生平移運(yùn)動為d＝(dx,dy)時，平行束模式的投影數(shù)據(jù)gP(θ,u)的一維傅里葉變換為： F 1 [ g P ( θ , u ) ] = ∫ - ∞ ∞ [ ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ f ( x - d x , y - d y ) δ ( x cos θ + y sin θ - u ) d x d y ] e - 2 π i u ω d u = ∫ - ∞ ∞ [ ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ f ( x , y ) δ ( x cos θ + d x cos θ + y sin θ + d y sin θ - u ) d x d y ] e - 2 π i u ω d u = ∫ - ∞ ∞ ∫ - ∞ ∞ f ( x , y ) e - 2 π i ω ( x cos θ + d x cos θ + y sin θ + d y sin θ ) d x d y ...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫云山，張立毅，張媛，費(fèi)騰，張勇，陳雷，
申請(專利權(quán))人：天津商業(yè)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：天津;12
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