基于正弦圖的ct系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，包括如下步驟：獲得CT投影圖像數(shù)據；將掃描對象從CT機的檢臺移除，掃描獲得CT亮場圖像數(shù)據，并計算出所述CT亮場圖像數(shù)據的平均亮場圖像數(shù)據；掃描獲得CT暗場圖像數(shù)據，并計算出所述CT暗場圖像數(shù)據的平均暗場圖像數(shù)據；對CT投影圖像數(shù)據進行預處理及坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖并進行濾波處理和校正；基于校正后的投影數(shù)據正弦圖進行CT圖像重建。上述基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)，在進行CT圖像重建之前會對CT投影圖像數(shù)據進行一系列處理，從而提高了CT投影圖像數(shù)據與實際的吻合度，因此上述基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)能夠精確地消除射束硬化。
【專利說明】基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及CT【技術領域】，特別是涉及一種基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]射束硬化是由X射線束能譜的多能性和衰減系數(shù)與能量的相關性造成的。多能X射線穿過物體時，能量較低的X光子由于光電效應優(yōu)先被吸收，使得穿透物質的X射線高能成分比例增加，表現(xiàn)為X射線的平均能量升高，從而使X射線隨貫穿長度的增加，具有更強的穿透能力，頻譜分布的峰值向較高的能量方向移動，這就是射束硬化效應。它會導致密度均勻的被測物體切片在重建CT圖像上表現(xiàn)為亮度不一，圖像上的灰度值分布呈中間黑邊緣亮的“茶杯”狀，即“杯狀”偽影。
[0003]因此，射束硬化消除方法是近年來國際CT成像領域的研究熱點。中國專利申請?zhí)?00410009800.6提出了一種“基于原始投影正弦圖的CT射束硬化校正方法”。在該專利中，提出一種基于原始投影正弦圖的CT射束硬化消除方法，不需要事先進行建模掃描和計算，不受掃描對象和掃描條件限制，校正程序簡單、實時，不需要特定校正硬件。但是由于該方法的校正程序過于簡單，無法做到精確地消除射束硬化。

【發(fā)明內容】

[0004]基于此，有必要提供一種能夠精確地消除射束硬化的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法及其系統(tǒng)。
[0005]一種基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，包括如下步驟:
[0006]將掃描對象置于CT機的檢臺，對掃描對象進行360度CT掃描，獲得CT投影圖像數(shù)據；
[0007]將掃描對象從CT機的檢臺移除，掃描獲得CT亮場圖像數(shù)據，并計算出所述CT亮場圖像數(shù)據的平均亮場圖像數(shù)據；
[0008]掃描獲得CT暗場圖像數(shù)據，并計算出所述CT暗場圖像數(shù)據的平均暗場圖像數(shù)據；
[0009]基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理；
[0010]對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖；
[0011]對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理；
[0012]對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正；以及
[0013]基于校正后的投影數(shù)據正弦圖進行CT圖像重建。
[0014]在其中一個實施例中，在所述基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理的步驟中，使用的預處理方法如下:
[0015]Bi = log(—-=) ,(/ = 1,.,..360):

Aj 一 D[0016]其中，F(xiàn)表示平均亮場圖像數(shù)據，萬表示平均暗場圖像數(shù)據，AiQ = 1，...,360)
表示CT投影圖像數(shù)據，BiQ = 1，...,360)表示經過預處理的CT投影圖像數(shù)據。
[0017]在其中一個實施例中，所述對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖的步驟包括:
[0018]以CT探測器的探測通道為橫坐標，以掃描角度為縱坐標，將經過預處理的CT投影圖像數(shù)據變換為投影數(shù)據正弦圖。
[0019]在其中一個實施例中，所述對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理的步驟包括:
[0020]基于投影數(shù)據正弦圖選取1*9的一維濾波器；
[0021]使用所述1*9的一維濾波器對投影數(shù)據正弦圖中的像素按照如下公式進行逐一判斷:
[0022]
【權利要求】
1.一種基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，包括如下步驟: 將掃描對象置于CT機的檢臺，對掃描對象進行360度CT掃描，獲得CT投影圖像數(shù)據；將掃描對象從CT機的檢臺移除，掃描獲得CT亮場圖像數(shù)據，并計算出所述CT亮場圖像數(shù)據的平均亮場圖像數(shù)據； 掃描獲得CT暗場圖像數(shù)據，并計算出所述CT暗場圖像數(shù)據的平均暗場圖像數(shù)據； 基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理； 對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖； 對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理； 對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正；以及 基于校正后的投影數(shù)據正弦圖進行CT圖像重建。
2.根據權利要求1所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，其特征在于，在所述基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理的步驟中，使用的預處理方法如下:
3.根據權利要求1所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，其特征在于，所述對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖的步驟包括: 以CT探測器的探測通道為橫坐標，以掃描角度為縱坐標，將經過預處理的CT投影圖像數(shù)據變換為投影數(shù)據正弦圖。
4.根據權利要求1所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，其特征在于，所述對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理的步驟包括: 基于投影數(shù)據正弦圖選取1*9的一維濾波器； 使用所述1*9的一維濾波器對投影數(shù)據正弦圖中的像素按照如下公式進行逐一判斷:
5.根據權利要求1所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，其特征在于，所述對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正的步驟包括: 獲取經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖中每一行像素灰度值的最小值，并將所有行像素灰度值的最小值保存至第一數(shù)組； 計算經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖中每一行所有像素灰度值的和，同時獲取經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖中每一行像素灰度值的最大值，用經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖中每一行所有像素灰度值的和除以相應行中像素灰度值的最大值，并將計算結果保存至第二數(shù)組； 將第一數(shù)組與第二數(shù)組中對應位置的元素相乘，并將計算結果保存至第三數(shù)組； 將第三數(shù)組中所有元素乘以松弛因子，得到修正后的第三數(shù)組；以及 將經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖與修正后的第三數(shù)組中對應位置的元素相減，得到校正后的投影數(shù)據正弦圖。
6.根據權利要求5所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除方法，其特征在于，在所述將第三數(shù)組中所有元素乘以松弛因子，得到修正后的第三數(shù)組的步驟中，所述松弛因子的取值范圍為O-2。
7.一種基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除系統(tǒng)，其特征在于，包括掃描單元、處理單元和重建單元，所述掃描單元、處理單元和重建單元順次連接，所述掃描單元用于獲取CT投影圖像數(shù)據、CT亮場圖像數(shù)據和CT暗場圖像數(shù)據，所述處理單元基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理，并對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖，處理單元再對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理，并對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正，所述重建單元用于基于校正后的投影數(shù)據正弦圖進行CT圖像重建。
8.根據權利要求7所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除系統(tǒng)，其特征在于，所述處理單元包括預處理單元、變 換單元、濾波單元以及校正單元,所述預處理單元用于基于平均亮場圖像數(shù)據和平均暗場圖像數(shù)據對CT投影圖像數(shù)據進行預處理，所述變換單元用于對經過預處理的CT投影圖像數(shù)據進行坐標變換，得到投影數(shù)據正弦圖，所述濾波單元用于對投影數(shù)據正弦圖進行濾波處理，所述校正單元用于對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正。
9.根據權利要求8所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除系統(tǒng)，其特征在于，所述濾波單元為一維濾波單元或者二維濾波單元。
10.根據權利要求7所述的基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除系統(tǒng)，其特征在于，所述基于正弦圖的CT系統(tǒng)射束硬化消除系統(tǒng)還包括第一存儲單元、第二存儲單元和第三存儲單元，所述第一存儲單元、第二存儲單元和第三存儲單元均連接于所述處理單元，用于存儲所述校正單元對經過濾波后的投影數(shù)據正弦圖進行校正產生的數(shù)據。
【文檔編號】G06T5/00GK103445803SQ201310409591
【公開日】2013年12月18日 申請日期:2013年9月9日 優(yōu)先權日:2013年9月9日
【發(fā)明者】胡戰(zhàn)利, 鄭海榮 申請人:深圳先進技術研究院