技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)成像技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法。

背景技術(shù)：
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在圖像引導(dǎo)放射治療中，錐束ct成像技術(shù)是非常重要的圖像引導(dǎo)技術(shù)。但是由于呼吸作用和腸道蠕動(dòng)的存在，使得錐束ct圖像存在較為嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影，影像圖像的質(zhì)量，降低圖像引導(dǎo)放射治療中定位的準(zhǔn)確性。

現(xiàn)有的陰影偽影修正方法主要有呼吸修正、屏息以及運(yùn)動(dòng)模型修正的方法，這些方法需要依靠復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，而且對(duì)于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的估計(jì)有局限性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)中用于錐束ct圖像技術(shù)的偽影修正方法需要依靠復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)，且對(duì)于不規(guī)則運(yùn)動(dòng)的估計(jì)有局限性，從而本申請(qǐng)?zhí)岢龌谛盘?hào)處理技術(shù)的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法，該方法不需要依靠先驗(yàn)知識(shí)、原始投影以及復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)模型，能夠有效的消除圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影，提高錐束ct圖像的質(zhì)量。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法，包括如下步驟：

s1：初始圖像重建，利用病人或者模體錐束ct投影數(shù)據(jù)重建初始圖像f0；

s2：區(qū)域分割提取，利用圖像分割技術(shù)和圖像特征提取技術(shù)對(duì)所述初始圖像f0進(jìn)行處理，獲取氣泡區(qū)域fgas、骨性組織區(qū)域fbone、陰影偽影與條狀偽影存在的主要區(qū)域fr；

s3：陰影偽影消除，利用線性插值技術(shù)對(duì)所述氣泡區(qū)域fgas、所述陰影偽影與條狀偽影存在的主要區(qū)域fr進(jìn)行處理，獲取陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像；

s4：條狀偽影消除，利用頻率分割技術(shù)對(duì)陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像、所述氣泡區(qū)域fgas、所述骨性組織區(qū)域fbone進(jìn)行處理，獲取條狀偽影修正后的第二錐束ct圖像，實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影消除。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s1中：

采用濾波反投影技術(shù)重建所述初始圖像f0。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s1中：

所述初始圖像f0中的運(yùn)動(dòng)偽影包括陰影偽影和條狀偽影。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s2中：

所述圖像分割技術(shù)采用閾值分割技術(shù)，所述圖像特征提取技術(shù)采用圖像腐蝕和圖像膨脹技術(shù)。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s3具體包括如下步驟：

s31：將局部radon變換作用于所述主要區(qū)域fr得到第一虛擬投影，即將圖像域轉(zhuǎn)換到虛擬投影域；

s32：將radon變換作用于所述氣泡區(qū)域fgas，獲取含有陰影偽影污染的虛擬投影數(shù)據(jù)；

s33：在所述第一虛擬投影域中，利用線性插值技術(shù)替換含有陰影偽影污染的虛擬投影數(shù)據(jù)；

s34：重建替換后的虛擬投影數(shù)據(jù)，對(duì)重建后的虛擬投影數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波后得到fmask1，將fmask1加到所述初始圖像f0中，獲取陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像，即實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的陰影偽影修正。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s34中：

采用高斯濾波器對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s4具體包括如下步驟：

s41：對(duì)步驟s3中獲取的第一錐束ct圖像進(jìn)行頻率分割，獲取所述第一錐束ct圖像的中頻成份；

s42：將radon變換作用于所述中頻成份、所述氣泡區(qū)域fgas和所述骨性組織區(qū)域fbone，獲取第二虛擬投影；

s43：選取中頻成份投影中的氣泡成份和骨性組織成份，選取到的成份為條狀偽影成份；

s44：重建第二虛擬投影中選取的條狀偽影成份，得到fmask2，將步驟s3中獲取的第一錐束ct圖像減去fmask2，獲取條狀偽影修正后的第二錐束ct圖像，實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影消除。

作為上述技術(shù)方案的優(yōu)選，所述步驟s41中：

所述第一錐束ct圖像的中頻成份包括條狀偽影、圖像邊界以及圖像的紋理特征。

本發(fā)明的有益效果在于：本發(fā)明使用基于信號(hào)處理的方法對(duì)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影進(jìn)行修正，可以有效地消除錐束ct圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影，提高圖像的質(zhì)量，并且有望能夠運(yùn)用于現(xiàn)有的臨床治療過程中，提高錐束ct圖像在圖像引導(dǎo)放射治療中的作用。

附圖說明：

以下附圖僅旨在于對(duì)本發(fā)明做示意性說明和解釋，并不限定本發(fā)明的范圍。其中：

圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法流程圖；

圖2為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中陰影偽影消除的流程圖；

圖3本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中條狀偽影消除的流程圖；

圖4為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)偽影修正方法在病人腹部錐束ct數(shù)據(jù)上的實(shí)施結(jié)果示意圖；

圖5為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的運(yùn)動(dòng)偽影修正方法在病人腹部錐束ct數(shù)據(jù)上的實(shí)施結(jié)果的矢狀位圖像示意圖。

具體實(shí)施方式：

如圖1所示，本發(fā)明的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法，包括如下步驟：

s1：使用濾波反投影技術(shù)產(chǎn)生初始圖像，利用實(shí)際測(cè)得的病人或者模體錐束ct投影數(shù)據(jù)使用濾波反投影技術(shù)重建出初始圖像f0。由于呼吸作用和腸道蠕動(dòng)，所述初始圖像f0中往往含有嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)偽影，運(yùn)動(dòng)偽影包括陰影偽影和條狀偽影。

s2：區(qū)域分割提取，利用圖像分割技術(shù)和圖像特征提取技術(shù)對(duì)所述初始圖像f0進(jìn)行處理，獲取氣泡區(qū)域fgas、骨性組織區(qū)域fbone、陰影偽影與條狀偽影存在的主要區(qū)域fr。通過閾值分割從初始圖像f0中得到氣泡區(qū)域fgas和骨性組織區(qū)域fbone，通過圖像腐蝕與圖像膨脹得到陰影偽影與條狀偽影存在的主要區(qū)域fr。

s3：陰影偽影消除，利用線性插值技術(shù)對(duì)所述氣泡區(qū)域fgas、所述陰影偽影與條狀偽影存在的主要區(qū)域fr進(jìn)行處理，獲取陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像；

如圖2所示，所述步驟s3具體包括如下步驟：

s31：將局部radon變換作用于所述主要區(qū)域fr得到第一虛擬投影，即將圖像域轉(zhuǎn)換到虛擬投影域；

s32：將radon變換作用于所述氣泡區(qū)域fgas，獲取含有陰影偽影污染的虛擬投影數(shù)據(jù)；

s33：在所述第一虛擬投影域中，利用線性插值技術(shù)替換含有陰影偽影污染的虛擬投影數(shù)據(jù)；

s34：重建替換后的虛擬投影數(shù)據(jù)，對(duì)重建后的虛擬投影數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波后得到fmask1，將fmask1加到所述初始圖像f0中，獲取陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像，即實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的陰影偽影修正。本實(shí)施例中，采用高斯濾波器對(duì)所述投影數(shù)據(jù)進(jìn)行低通濾波處理。

s4：條狀偽影消除，利用頻率分割技術(shù)對(duì)陰影偽影修正后的第一錐束ct圖像、所述氣泡區(qū)域fgas、所述骨性組織區(qū)域fbone進(jìn)行處理，獲取條狀偽影修正后的第二錐束ct圖像，實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影消除。

如圖3所示，所述步驟s4具體包括如下步驟：

s41：對(duì)步驟s3中獲取的第一錐束ct圖像進(jìn)行頻率分割，獲取所述第一錐束ct圖像的中頻成份；所述第一錐束ct圖像的中頻成份包括條狀偽影、圖像邊界以及圖像的紋理特征。

s42：將radon變換作用于所述中頻成份、所述氣泡區(qū)域fgas和所述骨性組織區(qū)域fbone，獲取第二虛擬投影；

s43：選取中頻成份投影中的氣泡成份和骨性組織成份，選取到的成份為條狀偽影成份；

s44：重建第二虛擬投影中選取的條狀偽影成份，得到fmask2，將步驟s3中獲取的第一錐束ct圖像減去fmask2，獲取條狀偽影修正后的第二錐束ct圖像，實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影消除。

本實(shí)施例還給出該運(yùn)動(dòng)偽影修正方法在病人腹部錐束ct數(shù)據(jù)上的實(shí)施結(jié)果示意圖，如圖4所示，其中(a)：使用傳統(tǒng)濾波反投影重建的結(jié)果，(b)：對(duì)重建結(jié)果進(jìn)行陰影偽影修正的結(jié)果，(c)：對(duì)陰影偽影修正結(jié)果進(jìn)行條狀偽影修正的結(jié)果，(d)：計(jì)劃ct的圖像，顯示窗為[0.0150.025]。

本實(shí)施例還給出該運(yùn)動(dòng)偽影修正方法在病人腹部錐束ct數(shù)據(jù)上的實(shí)施結(jié)果的矢狀位圖像示意圖，如圖5所示，其中(a’)：使用傳統(tǒng)濾波反投影重建的結(jié)果，(b’)：對(duì)重建結(jié)果進(jìn)行陰影偽影修正的結(jié)果，(c’)：對(duì)陰影偽影修正結(jié)果進(jìn)行條狀偽影修正的結(jié)果，顯示窗為[0.0150.025]。

上述技術(shù)方案中，病人上腹部錐束ct數(shù)據(jù)，使用本發(fā)明中的運(yùn)動(dòng)偽影修正方法得到的結(jié)果，相比較于初始濾波反投影重建得到的結(jié)果，顯著的消除了原有圖像中的陰影偽影和運(yùn)動(dòng)偽影，ct數(shù)精確度從90hu降低到了20hu，并且較好的保存了原有圖像的紋理特征和邊界特征。

本實(shí)施例所述的一種醫(yī)學(xué)錐束ct圖像中運(yùn)動(dòng)偽影修正方法，運(yùn)動(dòng)偽影主要包括陰影偽影和條狀偽影，本方法首先利用病人或者模體錐束ct投影數(shù)據(jù)重建初始圖像，其次利用圖像分割技術(shù)和圖像特征提取技術(shù)獲取運(yùn)動(dòng)偽影存在的主要區(qū)域，然后利用線性插值技術(shù)消除陰影偽影，再利用頻率分割技術(shù)消除條狀偽影，實(shí)現(xiàn)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影消除。本發(fā)明使用基于信號(hào)處理的方法對(duì)錐束ct圖像的運(yùn)動(dòng)偽影進(jìn)行修正，有效地消除了錐束ct圖像中的運(yùn)動(dòng)偽影，提高了圖像的質(zhì)量，增加了錐束ct圖像在圖像引導(dǎo)放射治療中的圖像引導(dǎo)的準(zhǔn)確性。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明創(chuàng)造的保護(hù)范圍之中。