CT成像中环形伪影的云除算法研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cai2001m
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上海光源X射线成像及生物医学应用线站(BL13W1)作为上海光源首批建造的7条光束线站之一,其所提供的同步辐射显微CT成像技术,为国内外研究者在肿瘤早期诊断、辐射治疗,先进制造业,先进材料,考古学和地球物理学、植物等领域提供了世界一流的实验手段。尽管同步辐射光源由于其高单色性和高通量特性,使得同步辐射显微CT消除了射束硬化效应并极大地缩减了数据采集时间,避免了传统X射线显微CT常见的运动伪影、金属伪影和杯状伪影,但是由于探测器像元响应不一致、光源不稳定等因素,线站的CT图像仍然受到环形伪影的困扰。这些伪影在很大程度上降低了图像质量,严重影响了图像的后续处理,如噪声处理、区域分割、三维重建及量化分析,给实验用户造成极大的不便,因此最大程度地去除这些环形伪影是十分必要的。   本文基于上海光源BL13W1线站CT图像环形伪影较多的实际情况,详细分析了环形伪影的形成机理,并对环形伪影的校正方法进行了较为系统的研究,取得以下几个方面的成果:   1、提出了一种基于极坐标图像频域低通滤波的环形伪影校正算法。算法的核心是通过对传统极坐标转换模式进行改进,在将环形伪影转化为线性伪影的同时,使伪影的频谱主要集中在傅里叶频谱图的中心水平线上;进而设计了一个二维低通滤波器对极坐标图像的傅里叶频谱进行滤波以去除高频成分。   2、利用Matlab软件编写了程序,采用不同校正算法、不同插值方法进行了校正实验。实验结果表明,基于极坐标图像频域低通滤波算法能有效地去除环形伪影,校正后图像细节清晰,边缘完整,提高了信噪比;最近邻插值与双线性插值都有很好的效果,但前者校正一张图像只需2秒,后者却需要4min左右。   3、从高频信息还原和特定行灰度对比两个方面对校正效果进行了验证,验证结果表明:校正中被滤除的只是环形伪影信息;环形伪影区域在校正后像素灰度值被修正,而非环形伪影区域基本不受影响。   4、进行了批处理校正实验,处理100张环形伪影图像用时约3.5分钟,很好地满足了批处理的需求,目前己在上海光源BL13W1线站投入使用。
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