投影數(shù)據(jù)降噪的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 下文總體上涉及投影數(shù)據(jù)降噪，并利用對譜/多能量計算機斷層攝影（CT)的具體 應(yīng)用進行描述。然而，下文也適合于其他成像模態(tài)，諸如譜/多能量數(shù)字X射線和/或其他 譜/多能量成像。
【背景技術(shù)】
[0002] CT掃描器包括發(fā)射穿過檢查區(qū)域及其中對象的輻射的X射線管。位于從X射線管 穿過的檢查區(qū)域?qū)γ娴奶綔y器陣列探測穿過檢查區(qū)域及其中對象的輻射，并生成指示檢查 區(qū)域及其中對象的投影數(shù)據(jù)。重建器處理投影數(shù)據(jù)并重建指示檢查區(qū)域及其中對象的體積 圖像數(shù)據(jù)。
[0003] 在譜/多能量CT中，采集多個投影數(shù)據(jù)集，其表示針對不同X射線譜的被掃描對 象的衰減特性?；谶@些數(shù)據(jù)集，能夠在局部地確定物理對象特性（例如，照片效果、康普 頓散射、水含量、骨含量、碘含量等）。這些特性的確定被稱為物質(zhì)分解。用于物質(zhì)分解的兩 種可能的方法是圖像域中的分解和投影域中的分解。
[0004] 對于圖像域分解，針對每個所采集的投影數(shù)據(jù)集來重建圖像，并且在重建圖像上 執(zhí)行物質(zhì)分解，將針對一個圖像位置所重建的體素值轉(zhuǎn)換為物質(zhì)值。然而，這種方法趨向于 由于射束硬化效應(yīng)導(dǎo)致的圖像偽影和偏離的物質(zhì)濃度值。對于投影域分解，通過將針對每 條射線"所測量的線積分"轉(zhuǎn)換為"基礎(chǔ)物質(zhì)線積分"來執(zhí)行物質(zhì)分解。隨后基礎(chǔ)物質(zhì)線積 分被重建以生成基礎(chǔ)物質(zhì)圖像。
[0005] 然而，作為投影域分解的結(jié)果，所測量的投影數(shù)據(jù)的噪聲可能被強烈地放大。對于 只有兩種基礎(chǔ)物質(zhì)的特殊情況，這種放大的噪聲對于一種采集射線的兩種不同的基礎(chǔ)物質(zhì) 線積分是高度負相關(guān)的。這種關(guān)聯(lián)噪聲的增加取決于沿所給出的射線的總衰減，并且能夠 因此在所有射線路徑的正弦圖的特定位置中增強。
[0006] 這在 Tkaczyk 等人在 Proc. of SPIE，7258, pp 72580G1-72580G 12，（2009)的 "Quantization of liver tissue in Dual kVp computed tomography using linear discriminant analysis"中所證明，其示出當基礎(chǔ)物質(zhì)衰減輪廓的能量依賴變?yōu)橄嗨频幕?者當所使用的譜之間的能量分離變小時，使用兩個單色譜，同一射線路徑的基礎(chǔ)物質(zhì)線積 分的噪聲能夠被強烈地增加并且負相關(guān)。對于多能量多色譜，同樣的現(xiàn)象發(fā)生。
[0007] 不幸的是，負相關(guān)的噪聲能夠?qū)е轮亟▓D像中的條紋偽影。結(jié)果是，如果圖像直接 根據(jù)基礎(chǔ)物質(zhì)線積分來重建，由于噪聲放大，基礎(chǔ)物質(zhì)圖像能夠是有噪聲的，這可以降低基 礎(chǔ)物質(zhì)圖像的臨床和/或診斷值。相關(guān)噪聲也可以傳播到單色圖像并降低對用于譜應(yīng)用的 的譜信息對比噪聲比（CNR)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本文中所描述的各方面解決上述問題及其他問題。
[0009] 本申請描述了一種僅在投影域從（或降噪）譜/多能量投影數(shù)據(jù)對相關(guān)噪聲進行 濾波的方法。如本文中所描述的，這能夠基于不同的基礎(chǔ)物質(zhì)線積分噪聲分量之間的協(xié)方 差矩陣和/或基于描述不同基礎(chǔ)物質(zhì)線積分之間的噪聲相關(guān)性的多個相關(guān)性系數(shù)和超平 面來實現(xiàn)。
[0010] 在一方面中，一種方法包括：接收譜/多能量投影數(shù)據(jù)，其包括所測量的線積分的 至少兩個子集，每個子集表示針對不同X射線譜的被掃描對象的衰減特性；將譜/多能量投 影數(shù)據(jù)分解為多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分；以及，僅在投影域通過去除來自多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分 的相關(guān)噪聲來對多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分進行降噪，生成降噪分解的基礎(chǔ)物質(zhì)線積分。
[0011] 在另一方面中，一種投影數(shù)據(jù)處理器包括：投影數(shù)據(jù)降噪器，其接收對應(yīng)于至少兩 種不同基礎(chǔ)物質(zhì)的至少多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分，并且僅在所述投影域中通過去除來自所述多 個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分的相關(guān)噪聲來對所述多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分進行降噪，生成降噪分解的基 礎(chǔ)物質(zhì)線積分。
[0012] 在另一個方面中，計算機可讀指令被編碼在計算機可讀存儲介質(zhì)中，當由計算系 統(tǒng)的處理器執(zhí)行時，所述計算機可讀指令引起所述處理器：僅在所述投影域中通過去除來 自所述多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分的相關(guān)噪聲來對多個基礎(chǔ)物質(zhì)線積分降噪，生成降噪分解的基 礎(chǔ)物質(zhì)線積分，其中，所述降噪是基于以下中的至少一個：不同基礎(chǔ)物質(zhì)線積分噪聲分量之 間的協(xié)方差矩陣或描述所述不同基礎(chǔ)物質(zhì)線積分之間的噪聲相關(guān)性的多個相關(guān)性系數(shù)和 超平面。
【附圖說明】
[0013] 本發(fā)明可以采取各種部件和部件的布置，以及各種步驟和步驟的布置的形式。附 圖僅用于圖示說明優(yōu)選實施例的目的，不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明。
[0014] 圖1示意性地圖示了與成像系統(tǒng)相結(jié)合的投影數(shù)據(jù)處理器。
[0015] 圖2示意性地圖示了圖1的投影數(shù)據(jù)降噪器的非限制性范例。
[0016] 圖3示意性地圖示了圖1的投影數(shù)據(jù)降噪器的另一非限制性范例。
[0017] 圖4圖示了根據(jù)圖2的投影數(shù)據(jù)處理器的范例性方法。
[0018] 圖5圖示了根據(jù)圖3的投影數(shù)據(jù)處理器的范例性方法。
【具體實施方式】
[0019] 首先參考圖1，示意性圖示了成像系統(tǒng)100,諸如計算機斷層攝影（CT)掃描器。成 像系統(tǒng)100總體上包括固定機架102和旋轉(zhuǎn)機架104。旋轉(zhuǎn)機架104由固定機架102可旋 轉(zhuǎn)地支承并圍繞檢查區(qū)域106關(guān)于縱軸或z軸旋轉(zhuǎn)。
[0020] 諸如X射線管的輻射源108由旋轉(zhuǎn)機架104可旋轉(zhuǎn)地支承。輻射源108連同旋轉(zhuǎn) 機架104旋轉(zhuǎn)并發(fā)射穿過檢查區(qū)域106的輻射。源準直器110包括對輻射進行準直的準直 構(gòu)件，以形成總體上錐形、楔形、扇形或其他成形的輻射束。
[0021] 輻射敏感探測器陣列112包在穿過檢查區(qū)域106的輻射源110對面的角弧內(nèi)。探 測器陣列112包括沿z軸方向延伸的一行或多行探測器。探測器陣列112探測穿過檢查區(qū) 域106的輻射并生成指示所述輻射的投影數(shù)據(jù)（或所測量的線積分）。
[0022] 在所圖示的范例中，投影數(shù)據(jù)是譜/多能量投影數(shù)據(jù)。如本文中所使用的，譜/多 能量投影數(shù)據(jù)是包括投影數(shù)據(jù)的至少兩個子集的投影數(shù)據(jù)，每個子集表示針對不同X射線 譜的被掃描對象的衰減特性。當探測器陣列包括光子計數(shù)探測器和/或多層譜探測器，和 /或源108包括發(fā)射不同能量譜的多個源和/或源108被配置為在掃描期間在至少兩種不 同的能量譜之間切換時，能夠獲得這種投影數(shù)據(jù)。
[0023] 譜分解器114分解所采集的譜/多能量投影數(shù)據(jù)，產(chǎn)生經(jīng)分解的譜/多能量投影 數(shù)據(jù)，或基礎(chǔ)物質(zhì)線積分。分解能夠基于兩種或多種基礎(chǔ)物質(zhì)，諸如光電效應(yīng)、康普頓散射、 水含量、骨含量、碘含量、k邊緣和/或其他基礎(chǔ)物質(zhì)。
[0024] 投影數(shù)據(jù)處理器116處理經(jīng)分解的譜/多能量投影數(shù)據(jù)。所圖示的投影數(shù)據(jù)處理 器116包括投影數(shù)據(jù)降噪器118。如下面更詳細描述的，投影數(shù)據(jù)降噪器118至少對經(jīng)分解 的譜/多能量投影數(shù)據(jù)的相關(guān)噪聲進行濾波。在一種情況下，這包括使用基于統(tǒng)計模型的 相關(guān)性濾波器來對相關(guān)噪聲進行濾波。利用這種方法，相關(guān)噪聲被降低，同時保持對象結(jié)構(gòu) 普遍不受影響。
[0025] 在另一實例中，這包括使用描述不同基礎(chǔ)物質(zhì)的經(jīng)分解的投影數(shù)據(jù)之間的噪聲相 關(guān)性的多個相關(guān)性系數(shù)和超平面。在本實例中，降噪降低了在重建基礎(chǔ)物質(zhì)圖像中的圖案 化和/或非圖案化的圖像噪聲和/或?qū)臻g分辨率幾乎沒有影響，并且像定量碘圖、物質(zhì)分 離圖