消除CBCT图像环形伪影方法研究.pdf

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1、消除CBCT图像环形伪影方法研究毛欣蓓2015年6月中图分类号：TP391UDC分类号：004.9消除CBCT图像环形伪影方法研究作者姓名毛欣蓓学院名称计算机学院指导教师李建武副教授答辩委员会主席陆耀教授申请学位工程硕士学科专业计算机技术学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2015年6月ResearchonRemovingRingArtifactsinCBCTImagesCandidateName：XinbeiMaoSchoolorDepartment:ComputerScience&Techn

2、ologyFacultyMentor:AssociateProf.JianwuLiChair,ThesisCommittee：Prof.YaoLuDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：ComputerTechnologyDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：June，2015研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除

3、特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要近年来，锥形束计算机断层成像系统(Cone-beamComputedTomography)在临床诊断、3D植入物等医疗领域得到了广泛的应用。作为断层成像的一种，锥形束CT具有成像精准、对射线利用率高等众多优点。但是，由

4、于系统工艺、设计以及重建算法等多重因素的限制，锥形束CT图像中往往存在有一系列以重建中心为圆心且灰度值区别于周围像素的同心圆环，即环形伪影。环形伪影的出现严重的影响了图像的质量与真实性，干扰了进一步的临床诊断与处理。由此，如何在不影响图像分辨率的情况下对环形伪影进行去除成为了目前业界研究的重点。本文从基于重建图像的后处理角度出发，重点研究了如何在清楚保留图像细节与边缘信息的情况下，对CT图像中的环形伪影进行有效的去除。首先，为了改变环形伪影的几何特性，降低伪影提取与处理过程中的难度。本文将图像由

5、笛卡尔坐标系变换到伪影表现为竖直方向上平行直线的极坐标系。其后，采用?0范数滤波的方法在此坐标系下对CT图像进行处理，其中0范数的求解过程将会被认为是对两个子问题求最优解。根据此种滤波方法的优越性，环形伪影校正过程中只会有少量的细节信息被同时去除。而在对这部分细节信息进行补偿方面，则采用了基于中值的伪影模板提取方法。值得注意的是，为了消除滤波方法局限性对伪影像素所带来的影响，我们采用了OSTU多阈值分割对图像中的感兴趣区域进行了选择，并在原图与滤波后图像差值图的此区域内利用中值法对伪影模板进行提

6、取与去除。所得到的剩余细节信息将被补偿到滤波后图像中并变换回笛卡尔坐标系，从而得到处理后无环形伪影的锥形束CT图像。最后，采用本文中描述的算法对真实的人体医学CBCT图像进行处理并与其它方法进行了比较。结果表明：在处理真实医学CT图像方面，基于?0范数滤波与伪影模板提取的方法效果优良。关键词：环形伪影；极坐标域；?0范数滤波；OSTU多阈值分割；伪影模板I北京理工大学硕士学位论文AbstractInrecentyears,cone-beamcomputedtomographyhasbeenwid

7、elyusedinmedicalfieldsuchasclinicaldiagnosis,3dimplantsandsoon.Asonekindofcomputedtomography,cone-beamCThaspreciseimagingprocedureandefficientutilizationratioofrays.However,becauseofthelimitoftechnologicaldesignandreconstructionmethods,cone-beamCTalw

8、ayshasaseriesofconcentricringswhichhavethesamecenteranddifferentintensitycalledtheringartifact.Theappearanceofringartifactseriouslyinfluencesthequalityandfacticityofimagesandinterferestheclinicaldiagnosis.Therefore,removingtheringartifactsandkeepingt