一种射束硬化伪影校正方法.pdf

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1、科学技术与工程Vo1．14No．11Apr．2014第l4卷第11期2014年4月1671—1815(2014)11—0123—05ScienceTechnologyandEngineering@2014Sci．Tech．Engrg．一种射束硬化伪影校正方法薛国伟李修往王勇张岩(深圳安科高技术股份有限公司，深圳518067)摘要提出了一种医用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

2、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。关键词计算机断层成像射束硬化校正图像重建中图法分类号R445．3；文献标志码Ax线穿透物质后，其强度发生衰减，衰减的大小据，之后进行CT图像重建。虽然这种方法不是精取决于物质对x线的衰减系数。在x线计算机断确算法，但是实验结果表明这种方法可以有效解决层成像(computedtomography，CT)扫描机中，x线球射束硬化伪影。这种

3、算法的另外一个缺点是，为了管和探测器围绕旋转轴旋转，在多个角度获得投影得到校正参数，需要事先做大量的测试工作。数据，使用投影数据进行图像重建(imagerecon-为了解决这种算法的非精确问题，Hammersbergstruction)，获得关于x线衰减系数的径向断层图像提出了一种仿真算法J。使用这种仿真算法，多能(axialCT)。在医学领域，CT技术广泛应用于全身射线的投影数据可以精确的仿真，并得到单能投影扫描和器官扫描，并成为无创诊断的重要手段¨。数据。这种算法适用于任意材料，然而这种方法的射束硬化(BeamH

4、ardening)现象在CT图像中缺陷也很明显，那就是，需要预先知道x线的能谱，引人射束硬化伪影(artifact)。X线球管产生的x线探测器响应等相关信息。是多能的(polychromatic)，X线的能谱是宽能谱。Joseph提出了一种后处理算法，需要进行两物质对于低能量的x线具有较高的衰减系数，因次图像重建。首先用探测器采集到的投影数据进行而，x线能谱的衰减分布，具有向高能谱部分偏移的图像重建，以此估计射线上高密度物质的分布。使趋势。另外，CT图像重建算法中，其投影数据是单用此分布系数，对投影数据进行校正。Na

5、lcioglu能(monochromatic)X线产生的，这与实际情况不一提出了一种类似的算法，与Joseph不同的是，不需致。投影数据的不一致导致重建图像必然产生偏要知道能谱分布。差，因而引入了伪影。Meagher提出了另外一种后处理方法。这种为了消除或减弱射束硬化现象对CT图像质量方法不需要原始投影数据，通过仿真的方法得到校的影响，开发了不同的射束伪影校正算法(correction正投影数据。algorithm)，根据校正算法在图像处理步骤的不同作Wang提出了另外一类后处理方法。这种方用区域，可以分为前处理和后

6、处理两大类。前处理法使用极大似然估计和代数重建算法，通过迭代可算法通常在CT图像重建前，对投影数据进行校正，以达到减弱伪影的目的，但是其缺陷同样明显，那就后处理算法首先进行CT图像重建，再对图像进行是迭代运算需要耗费的时问长。校正。本文提出了一种射束硬化伪影校正后处理算Herman提出了一种前处理校正算法_2J。这种法。这种算法计算量小，而且一些校正参数是可配算法的特点是，找到一个函数．厂，使用多项式拟合的置的。在这种算法中，首先重建原始未校正的CT方法，由多能x线投影数据推导出单能x线投影数图像，然后使用图像分割算

7、法得到包含高密度物质的图像J。通过对原始图像和高密度图像分别进2013年9月25日收到，12月2日修改第一作者简分：薛国伟(1982一)，男，博士，深圳安科高技术股份有行投影，并对投影数据进行校正，得到校正投影数限公司在站博士后，研究方向：数字图像处理。E—mail：xueguowei@据。对校正投影数据进行图像重建，得到校正后的foxmail．corn。图像。通过设置加权参数，校正图像与原始图像进科学技术与工程l4卷行加权累加，得到校正后的cT图像。=㈩1算法，使用判据分析阳的合理性。1．1理论1．3重投影在x线C

8、T中，x线球管和探测器围绕物体旋对CT图像的重投影在平行光束下进行。转，多能x线穿过物体并到达探测器。数据采集系统对衰减后的x线进行采集。衰减系数取决于物J质的密度和射线能量，低能射线衰减更多。与入射x线相比，出射x光能谱中，高频部分比例变高。l，／f。～一】～一l1Beer公式描述了这种现象。能量为E的x线穿过原子序数Z的物质，穿透路径长度是