一种射束硬化伪影校正方法

提出了一种医用CT图像射束硬化伪影校正后处理算法。CT扫描机扫描得到的投影数据重建CT图像,对此图像进行分割,得到仅包含高密度物质的图像。分别对原始图像和高密度物质图像进行投影,并对投影数据进行校正。使用校正后的投影数据进行图像重建,得到包含校正信息的校正图像。对原始CT图像,使用校正图像进行CT值校正,得到校正后的CT图像。通过实验,验证了该后处理校正算法的有效性和稳定性。     

CT模体投影解析计算及其在射束硬化校正中的应用

为了开发出有效的医学诊断X射线CT(计算机断层扫描)射束硬化校正方法,结合X射线源能谱分布以及数学CT模体内各区域的几何形状和材料成分,提出一种宽能谱X射线投影解析计算方法.首先在仅考虑人体组织的前提下将CT值映射为材料成分,然后采用解析方法确定区域边界,最后根据X射线能谱分布计算投影数据.与线积分投影比较,该方法不但能够生成更真实的投影,而且能够为射束硬化校正与CT重建研究提供统一的投影数据.FORBILD头部模体实验结果表明,骨校正的骨区域CT值不一致误差比水校正的小4～5Hu,比单能谱重建的大5～6Hu.     

基于卷积神经网络的能谱CT射束硬化伪影抑制方法

X射线能谱CT探测器可以通过一次扫描,对两个不同的能量区间进行图像重建,由于重建算法基于单色X 射线源的假设,低能量重建图像会存在明显的射束硬化伪影. 为此提出了一种用于校正射束硬化伪影的卷积神经网络结构,使用大规模的体模样本进行训练:利用低能和高能重建图像共同作为网络输入以提取伪影特征,通过最小化输出和无伪影图像之间的均方误差来对低能图像进行校正.在两种不同能谱组合中的测试结果证明了该方法可以在保留物质结构特征的基础上抑制射束硬化伪影,校正后低能图像的峰值信噪比大约提高了20 dB.     

基于多色系统参数的CT硬化校正算法

为提高工业CT中的图像质量,提出了一种校正X射线多色性产生的硬化现象的方法。该方法利用多色系统参数,将多色投影数据通过多项式运算转化为单色投影数据。定义了多色系统参数,证明了该参数在中能量段(0.3～5.0MeV),中低原子序数物质条件下,近似与被扫描物体无关的性质,并给出了获得该参数的方法。用该方法对模拟截面进行了硬化校正数字模拟实验。校正结果和真实值符合的很好。与现有的硬化校正方法相比,该方法不需进行迭代,不需要准确的先验知识,校正速度快和应用灵活是其主要优势。     

基于最优投影逼近法的X射线硬化校正

射束硬化是导致CT重建图像下降的物理原因之一.该文分析了射束硬化校正的常用方法,比如线性化方法、基于原始投影正弦图的校正方法,并在此基础上提出了一种适用于非圆形检测对象的最优投影逼近法.该方法将射线穿透距离最短的扫描角度作为最优投影角度,将该角度下的原始投影作为校正标准,并建立硬化校正方程,通过牛顿迭代法解得各个投影角度下的校正值.实验结果表明,采用本文方法进行硬化校正后,由射束硬化引起的杯状伪影得到较好地抑制.该方法具有自适应性,执行效率高,并且可以推广到多材质扫描对象的硬化校正.     

基于投影空间的CT射束硬化校正方法

针对医用X线CT成像系统的多色能谱X线在成像过程中出现的CT图像硬化伪影,会降低图像质量,干扰诊断等问题,需要对CT硬化伪影进行校正.本文对于单介质水和水骨混合物分别提出了一种基于投影空间优化的多项式拟合校正方法.首先,构建投影校正模型和理想投影模型;然后,将构建的投影校正模型与理想投影模型做对比,差异最小时确定校正系数;最后,把校正系数代入投影校正模型中再重建图像.经仿真实验结果表明,所提出的多项式拟合校正方法能够很好地去除CT硬化伪影,提高图像精度,对CT的精准定量分析具有重大意义.     

射束硬化对CT系统平面内空间分辨率的影响

探讨射束硬化对于测量CT系统平面内空间分辨率的影响,在两台相同型号规格的全身16排螺旋CT机上,进行射束硬化校正和不进行射束硬化校正两种情况下,分别计算由被测CT扫描所得小针图像的MTF曲线,然后取MTF曲线幅值的0%,2%,10%以及50%处所对应的空间分辨率线对数进行对比,进而分析射束硬化对与测量扫描系统的平面内空间分辨率的影响。结果表明,在不同层厚以及不同卷积核重建小针图像情况下,是否对图像进行射束硬化校正对于测量平面内空间分辨率的影响存在差异性不同的重建图像场景,射束硬化带来的影响趋势不同。     

基于平行PI线段的平行束CT重建

为了研究基于PI线段的反投影滤波重建方法在CT(computed tomography)系统中的应用,提出了一种基于平行PI线段的简化的平行射束重建算法。该算法首先对平行X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的平行PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像。利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果。利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像。实验结果表明,该简化算法能够进行精确重建,可以应用于实际的CT系统。     

锥束X射线CT投影的蒙特卡罗仿真

提出了一种锥束X射线CT(计算机断层扫描)投影的蒙特卡罗计算方法,对X光子逐次抽样并以随机步长跟踪,将探测器区域内的沉积能量转化为投影信号,使用蒙特卡罗计算工具EGSnrc执行后台批处理计算,得到符合成像物理学的仿真投影.经过合理加速和参数优化,计算量较通用默认设置降低了2个数量级.对生成的锥束投影进行重建,结果显示出预期的射束硬化和散射伪影.该方法易于进行二次开发,贴近真实设备,是锥束X射线CT原型机散射校正的基础.将仿真投影与真实的物理设备测量数据进行比较,平均误差为1.18%.     

基于PI线段的扇束CT重建

为了研究反投影滤波重建方法在CT(computedtomography)系统中的应用,提出了一种基于PI线段的简化扇束射束重建算法.该算法首先对X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像.利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果.利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像.实验结果表明,该简化算法能够对感兴趣区域进行精确重建,可以应用于实际的CT系统.而且这种方法有很多优势,比如能够减少需要的数据 ,快速完成扫描.减少辐射药剂的服用量,减少X-ray的辐射,加快计算机的运算.     

基于重建图像全角度前投影的硬化校正方法

现有的硬化效应校正方法依赖于射线频谱等先验条件,校正过程较为复杂,因此提出一种基于重建图像全角度前投影的硬化校正方法.对重建后的图像进行区域分割,提取出杯状伪影主要影响的组织区域;然后进行基于像素点的全角度前投影,获得校正基算子;再将校正基算子及其高次方乘积进行线性组合获得校正算子,并将此校正算子应用于原图像从而达到校正的目的.水模、头模和西瓜的校正结果显示,本方法对单物质及近人体的物质重建图像的硬化效应均有较好的校正效果.     

Dual Energy CT Imaging in Cone-Beam Micro-CT for Improved Attenuation Coefficient Measurement

In order to improve micro-CT’s capability of accurate quantification of linear attenuation coefficient μ, a dual energy method was developed to correct beam hardening artifacts caused by the polychromatic spectra of X-ray tubes. In this method, two sets of scans, taken at different energy levels, were combined to create a synthetic monochromatic image. A physical polychromatic model of μ in dual energy imaging was developed with an iterative method to solve the model for a few selected pixels. To find a high-speed and effective computing approach, the physics model was approximated by a polynomial function of the measured intensities. The method was tested on a PMMA-aluminum phantom and CaCl2 admixtures. The results show that streak and cupping artifacts are completely eliminated and that the measurement of the reconstructed attenuation coefficient μ is observed to be over 95% accurate.     

基于阈值的平板探测器增益校正方法

为了更好地提高平板探测器在齿科CT中采集图像的质量,去除由于探测器制造缺陷等因素而导致的CT重建切片中的条状和环状伪影,提出了一种基于阈值的平板探测器增益校正方法.利用采集的相同放射条件下的空气数据,通过归一化方法计算得到增益系数矩阵.考虑到物体对射线的衰减性,先通过阈值区分出图像的不同部分,然后根据增益系数矩阵和阈值判断结果,对图像的每个像素逐一进行校正.实验结果表明:在校正后的图像中,由于探测器制造缺陷等因素所引起的重建切片中的大量条纹以及环状伪影被有效地清除,且未出现新引入的条纹,重建切片的图像质量得到明显改善.     

基于投影的CT图像金属伪影非线性权重校正

为抑制计算机层析造影(CT)系统重建图像中出现的金属伪影,提高图像的质量,采用一种基于金属投影非线性权重衰减的方法进行校正。对原始的投影直接重建,在得到的图像中利用阈值分离出金属区域,并重新对该金属区域进行投影,便得到原始的投影中金属投影的区间。只对该金属投影进行合适的非线性衰减。再用传统的滤波反投影方法重建图像。数值模拟表明,该方法不但能基本消除由射线硬化和射线剧烈衰减而引起的金属伪影,而且能保留金属信息,同时能增强金属区域不同部分之间的对比度,使得重建图像的质量得到很大的提高。该算法计算复杂度较小,实现简单,具有较高的实用价值。     

GPU加速实现的锥束CT高精度正投影算法

CT的正投影计算是对CT数据采集过程的模拟,不仅可用于生成投影数据,而且是CT图像迭代重建算法的一个关键组成部分.在CT的锥束扫描方式下,正投影计算量大,计算时间长.为此,提出了一种GPU加速实现的锥束CT正投影算法.该算法通过并行计算各条X射线在探测器上投影,实现了锥束CT正投影的快速计算.由于该算法支持全浮点运算精度计算,且采用三线性插值方式,因此计算精度高.通过对Shepp-Logan模型的正投影计算实验以及与其他正投影算法的比较,验证了作者算法的优点.     

集装箱检查系统中的阵列探测器校正

大型集装箱检查系统中 ,采用一维线阵列探测器并行扫描方式 ,并以直线加速器为 X射线源。其中多个探测器及前放的线性不一致性和非线性以及 X射线扇型束流的强度角分布导致图像出现水平条纹和明暗条带。这些因素严重影响了图像质量 ,必须对图像进行校正。通过实验 ,对探测器响应进行多点定标 ,再进行对数插值 ,得到校正参数。原始图像数据与校正参数进行适当的运算 ,图像即得到校正。计算结果与实验结果基本吻合 ,图像经校正后 ,水平条纹和条带基本消失。这种校正方法在集装箱检查系统中是有效和可行的 ,已经得到应用     

湖泊叶绿素a反演的大气校正模型比较研究

为获取湖泊叶绿素a定量反演所需的最优大气校正方法,以太湖为例,分别使用FLAASH、6S及QUAC 3种大气校正模型对HJ-1B卫星CCD数据进行大气校正,通过对比各波段反射率及遥感指数与叶绿素a的相关性,得到归一化水体指数相关系数最高,并使用归一化水体指数建立叶绿素a反演模型.反演模型R2在0.7以上,同时通过了统计检验.实验利用太湖采样点平均光谱反射曲线及实测光谱对比大气校正模型的影像处理效果,并在此基础上,利用误差参数评价不同大气校正处理后的反演精度.结果表明:3种大气校正算法的影像处理效果总体较好,FLAASH和6S算法的各项参数接近,反演精度优于QUAC算法,并且聚类分析结果很好地证实了二者的相似性;QUAC算法在获得较高精度的同时其典型地物光谱出现失真.因此,在湖泊叶绿素a浓度反演建模时,大气校正方法应优先考虑FLAASH算法和6S算法,尽量避免使用QUAC算法.     

SPECT图像重建中的衰减校正算法比较

为克服单光子发射计算机断层显像中 ,会出现假阳性的结果。利用胸部数学模型和投影算法得到发射和透射的投影数据 ,采用校正算法重建发射断层图像 ,再与模型数据相比较 ,从而确定各算法的收敛性和收敛速度 ,总结出选择合适的衰减校正算法 ,并提出了将多目标优化方法应用于衰减校正的设想。