X射线CT射束硬化校正方法综述

在X射线CT成像系统中,实际使用的X射线一般都具有连续能谱的,这就必然导致射线在穿过物体的过程中出现射束硬化现象,从而使得重建图像中出现杯状的硬化伪影.硬化伪影会降低CT图像质量,影响检测的精度.因此,对射束硬化的校正一直是CT成像领域的研究难点和热点之一.本文分析了射束硬化产生的原因,对近年出现的射束硬化校正方法进行了总结,并对射束硬化校正方法研究的前景进行了展望.     

可同时抑制多种图像伪影的最优骨校正

X线CT系统球管发射宽能谱X光子,使得重建图像中出现射束硬化伪影,如杯形和条纹伪影;成像对象体内还可能存在金属植入物,使得重建图像中出现金属伪影。多种图像伪影的同时出现,势必严重退化临床诊断精度,有必要深入研究加以抑制。本文利用数据一致性条件构造目标函数;利用非线性最小二乘和交替迭代优化算法求解最优尺度因子;最终得到可同时校正杯形、条纹和金属伪影的最优骨校正方法。计算机仿真实验结果表明,该方法的确能够自适应确定出最优尺度因子,从而同时校正多种图像伪影。      

基于Radon变换的CT图像杯状伪影校正

目的:目前的射束硬化校正算法大多需要能谱、检测器特性等信息。针对硬化校正的复杂性,提出一种基于图像后处理的硬化校正方法。方法:首先将带有杯状伪影的水模体CT图像中水的部分分割出来并对其做Radon变换以获取水的投影信息,以此信息构建带有未知系数的校正模型;然后将校正模型与理想图像对比,当它们之间的差异最小时,确定出校正模型的未知系数。利用确定出来的系数和预校正图像软组织的投影信息组合成的校正模型校正实际CT图像,以此消除实际CT图像中的硬化杯状伪影。结果:通过模拟数据验证表明,该方法能去除医用CT中由于射束硬化而引起的杯状伪影。结论:本文提出的方法在不需要能谱信息及投影数据的情况下就能进行杯状伪影的校正,提高了硬化校正的灵活性。      

工业X射线CT中基于深度学习的射束硬化伪影抑制方法

利用工业CT进行无损检测时,由于实际X射线源的宽能谱特性,目前现有的大部分重建算法得到的图像含有射束硬化伪影。射束硬化伪影降低了图像的质量,影响了CT图像应用,如CT图像诊断等。本文提出一种基于深度学习的减少硬化伪影的方法,用大量含有硬化伪影的断层图像作为输入,用相应的在固定能量下重建的不含硬化伪影的图像作为输出来训练卷积神经网络。通过建立含有硬化伪影的断层图像与不含硬化伪影的断层图像之间的映射关系,来抑制硬化伪影。实验结果证明了本文所提方法在降低CT图像硬化伪影上的有效性。      

CT系统的能谱估计及射束硬化校正算法

本文给出对CT系统X射线能谱的估计算法和单成分被测物体CT成像的射束硬化校正算法，并给出和分析了数值模拟结果。     

基于平板探测器的锥束CT散射校正方法

针对基于平板探测器的锥束CT系统固然存在的散射伪影,提出在X射线源和被检测物体之间添加一个射束衰减网格装置的散射校正方法。本文首先介绍了射束衰减网格的实验装置,然后推导了基于射束衰减网格的锥束CT散射校正方法,最后通过圆柱样品实验验证了算法的可行性。实验结果表明,研究提出的散射校正方法能有效减少基于平板探测器的锥束CT系统散射伪影,提高了重建切片图像的质量。     

血管液态金属造影成像金属伪影校正算法研究

X射线显微CT可用于研究解剖学血管网络的可视化问题。为了突出显示血管,可向血管中注入液体金属造影剂。但是由于液体金属造影剂具有较高的线性衰减系数,会在重建图像上产生放射状的金属伪影,造成血管边界不准确。为了解决这一问题,基于骨硬化校正方法,提出了新算法。实验结果表明该方法能减轻离体猪肾血管造影成像的金属伪影,提高成像质量。      

X-CT金属伪影校正方法综述

X-CT成像系统中,当被检测物体中含有金属等高密度物质时,对投影数据重建后,重建图像中将出现放射状伪影或带状伪影.这些伪影严重影响了图像的质量,给人们的判断带来极大困难.金属伪影的校正已成为CT技术中的研究难点和热点.本文阐述了金属伪影产生的原因,就近些年出现的金属伪影校正方法进行归纳总结,并对金属伪影校正方法研究的前...     

工业CT图像的伪影成因和校正方法综述

X射线CT在工业无损检测、医学、安检等领域发挥着重要的作用.但在实际检测中,CT系统重建的图像存在各种伪影.本文从CT的系统整体设计、X射线管和探测器等角度综述了影响伪影形成的各种因素,并对每种伪影的成因作了归纳;针对这些伪影,跟踪近些年文献中主要的校正方法作了介绍,并对这些校正方法作了比较、讨论和小结.     

一种改进的基于原始投影数据的CT硬化校正方法

在X射线CT（Computed Tomography）技术中,X射线能谱的多色性将导致重建图像出现杯状伪迹,降低成像图像的质量。为提高重建图像的质量,本文研究了一种校正X射线多色性产生硬化现象的方法。针对噪声多集中在高频部分的特点,先将投影数据分成高低频段,然后基于射线硬化的物理属性,采用本文研究的硬化校正方法对低频部分作校正,再和高频部分进行相加,并采用实验系统对其验证。实验结果表明该方法能够有效地提高重建图像的质量。     

锥束CT散射抑制方法综述

锥束CT严重的散射伪影极大地降低图像质量,成为限制其发展和应用的关键因素。国内外学者对散射抑制或校正方法已做了很多综述性的报道,但是随着锥束CT系统散射抑制研究的进一步推进,出现了一些新的技术。本文分析了X射线散射对CT成像的影响,对常用的散射抑制方法进行归纳总结,梳理散射校正框架,详细介绍基于投影补偿的散射校正技术和常用的散射估计方法,对目前散射校正的问题进行总结,重点讨论了散射校正对噪声的放大作用,为散射抑制的研究和发展提供借鉴作用。      

基于深度学习的医用锥形束CT图像散射伪影校正的研究进展

医用计算机断层扫描成像系统中,X射线与物体相互作用产生的康普顿散射光子严重影响了图像质量,尤其在锥形束计算机断层扫描和多层探测器系统中。目前已有许多散射伪影校正方法,归纳为3类:硬件校正、软件校正、软硬件混合校正方法,但近年随着计算机计算能力的提高以及深度学习在医学图像处理领域的发展,出现了一些新的散射校正方法。本文首先介绍传统校正方法;然后详细介绍基于深度学习方法进行散射伪影校正,并将其分为基于图像域和基于投影域的深度学习方法,以及对不同的深度学习网络在散射伪影校正中的应用进行讨论;最后展望深度学习在多源计算机断层扫描技术中的应用前景。      

基于双域自适应网络的岩矿样工业CT图像金属伪影校正算法研究

岩矿样中包含有大量高密度金属物质,致使其在工业CT图像上产生了金属伪影,严重影响岩矿样参数分析的准确性。为抑制岩矿样CT图像的金属伪影,本文提出一种基于双域自适应网络的岩矿样CT图像金属伪影校正算法（DDA-CNN-MAR）,将含有金属伪影的CT图像分别通过投影域网络和图像域网络进行金属伪影的抑制,自适应融合双域处理结果,实现由含伪影图像到无伪影图像的端到端映射。该算法以残差编解码网络模型（RED-CNN）为基础,易于提取特征并恢复图像细节;双域结构可自适应调整投影域（伪影抑制）和图像域（细节修复）的权重,借以获得最优的校正结果。研究结果表明,较之于RED-CNN-MAR,经过DDA-CNN-MAR方法校正的图像,MSE减小2.570,而PSNR和SSIM则分别提高1.218 dB和0.018,有效提升岩矿样CT成像的图像质量。      

能谱CT单能量成像结合MAR技术降低金属植入物伪影的体模研究

目的:通过体模实验,探讨能谱CT单能量成像结合降低金属植入物伪影（MAR）技术的应用价值。方法和材料:利用环氧树脂制成的定量标准体模,在其周围8个标准圆柱形筒内注入不同浓度的碘溶液各20mL,分别模拟金属植入物周围人体不同组织器官的密度。中间圆筒内注入氯化钠溶液,内置弹簧圈。将标准体模行能谱CT扫描,根据扫描模式不同,分A和B两组,A组采用常规CT扫描模式获得常规混合能量CT图像;B组采用能谱扫描模式,扫描后数据采用能谱分析软件获得3组图像,分别为单纯MAR图像（68keV单能量）、40～140keV单能量图像（MonoE）、MAR+（40～140keV）MonoE图像。四组图像中,弹簧圈周围均可见到条形高密度伪影和低密度伪影,分别测量记录伪影区的CT值和SD值,计算伪影指数、硬化伪影去除率;采用ANOVA检验及配对t检验统计方法对A和B组图像的伪影指数、硬化伪影去除率进行统计分析。结果:与常规混合能量CT图像比较,对于高密度伪影,MAR、MonoE、MAR+MonoE图像伪影指数均减小,差异有统计学意义;对于低密度伪影,MAR、MonoE、MAR+MonoE图像伪影指数均减小,差异有统计学意义。MAR图像高低密度伪影的硬化伪影去除率分别为82％和92％;MonoE和MAR+MonoE图像的高低密度伪影的硬化伪影去除率随着单能量级别的递增,硬化伪影去除率逐级增大,其中MAR+140keV MonoE图像高低密度伪影的硬化伪影去除率最高。结论:能谱CT使用MAR、MonoE和MAR+MonoE重建方法均可不同程度的减少金属植入物伪影。三种方法中使用MAR+MonoE重建方法降低金属伪影效果最好。      

双源CT冠状动脉CTA伪影与心率变化关系探讨和解决对策

目的：研究双源CT成像质量和错层伪影出现原因,探讨成像质量不佳的原因和解决方法。方法：回顾性分析自2010年2月至2010年6月70例临床疑似冠心病人双源CT冠状动脉CTA图像和心电监测资料。比较出现错层伪影和无错层伪影的病人的平均心率、心率波动、心率变异和平均R-R间期的差异。结果：出现错层伪影和无错层伪影病人的平均...     

基于小波变换的锥束CT滤线栅条纹去除方法

采用平板探测器的X射线锥束成像系统中,由于散射会带来图像伪影从而劣化图像质量,通常采用在平板探测器前安装滤线栅来去除散射,但滤线栅会在获取的图像上形成周期性的条状伪影,如何去除条状伪影是X射线锥束成像系统中的一个关键技术问题。本文对已有的滤线栅条纹去除方法进行概述,创新性地提出基于频谱拼接的小波变换方法,既能在损失物体细节信息少的前提下很好地去除滤线栅条纹,又不会引入小波变换谐波。通过实际实验,检验该方法的有效性。     

一种基于空气扫描的锥束CT环形伪影校正方法

在分析锥束CT平板探测器校正方法及环形伪影残留原因的基础上,提出一种简便的基于空气扫描的锥束CT环形伪影校正方法。该方法首先在同一锥束CT系统中采用相同参数进行空气扫描和被测物体扫描,然后分别重建出系列切片图像,最后由被测物体切片图像与空气切片图像对应相减实现残留环形伪影的校正,同时起到一定的降噪作用。实验结果验证了该方法的可行性和有效性。     

μ子成像中心面伪影成因及其校正方法研究

PoCA算法和MLSD算法是宇宙线μ子成像中常用的两种算法,其成像结果在中心面普遍存在分布均匀、灰度值较小的层状伪影。本文通过分析μ子成像的物理机制和重建算法原理,研究上述中心面伪影,指出其产生原因是成像空间中存在本底物质,并在此基础上提出一种校正方法,模拟实验表明该方法能在不影响μ子三维重建的前提下有效地消除中心面伪影。     

正则化Kaczmarz算法在页岩纳米CT重构中的应用

利用X射线计算机断层成像（CT）方法对页岩的扫描成像是一种无损的,对研究页岩微纳孔隙结构有重要意义的方法.传统的CT重构通常使用的是显式的滤波反投影（Filtered Back Projection,FBP）方法,该算法具有较快的成像速度,但常伴随有伪影或不稳定等情况.对于纳米CT而言,可以通过迭代优化的方法对投影数据进行成像,传统的迭代成像有收敛速度慢导致的计算时间长等缺点.Kaczmarz算法作为一种重要的代数重建技术（ART）,由于其几何意义明显,操作容易等优点,在CT重构中起着重要的作用,我们可以通过块状迭代或随机迭代的方式对其收敛速度进行改进.对于所求解问题的不适定性,代数重建过程中需要引入正则化的技巧来改善解的稳定性.本文根据实际问题的需要,使用页岩数值模型,验证了正则化Kaczmarz方法的有效性,并对重庆漆辽龙马溪组页岩样品的实际数据进行了处理,得到了较好的效果.     

一种基于多能统计的射束硬化校正方法

在X射线层析成像(X-CT)系统中,传统的CT重建算法都基于射线源是单能的假设提出的,而实际的射线源是多能的,直接由多能投影数据用传统的重建算法重建图像,会导致硬化效应。本文把实际的多能谱细化成若干个子能谱,根据光子数服从Poisson分布这一规律建立数学模型,在传统迭代重建算法的基础上,借用统计的方法进行参数估计。实验结果表明该方法可以有效消除重建图像中的杯状伪影,提高重建图像质量。