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ct伪影消除matlab代码 CT去伪影总结

时间:2021-06-07 02:47:56

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ct伪影消除matlab代码 CT去伪影总结

伪影形成的原因和解决方法

系统设计、X射线源、探测器、病人系统设计相关:混叠、部分容积、散射混叠伪像:产生原因:由于扫描机不能以间隔小于探测器宽度进行测量,香农定理违背,因此会有混叠条纹。 解决办法:1/4探测器偏移、抖动或偏转X射线焦点。

部分容积:产生原因:物体部分的伸入扫描平面,随着切片厚度的增加,发生部分容积的可能性也增加。解决方法:采用薄切片;基于伪影主要是高密度物体在软组织和空气区域投射的阴影,如果能估计高密度物体在Z方向的衰减变化,用相邻重叠的图像,可以通过正向投影梯度图像“重新生成”伪像,部分容积造成的重建误差大约正比于投影误差的平方,重建之前对梯度图像的投影进行平方,从初始图像中减去误差图像,得最终图像。

散射:产生原因:由于康普顿散射,并不是所有到达探测器的光子都是初始光子,散射光子会使得探测信号偏离X射线强度的真实测量结果,并导致重建图像中的CT数偏移或者条纹、阴影伪像,影响图像的对比度和信噪比。到达探测器的X光子决定了图像噪声。过多的光子噪声可能会导致严重的条纹伪像。解决方法:用准直器组织散射辐射到达探测器。针对噪声产生的条纹伪影,采用非线性或者自适应的方法,如自适应滤波对X射线流大的通道最小化或者不应用滤波,随着X射线流的减小,滤波增大。

X射线源相关:偏焦辐射、管内放电偏焦辐射:产生原因: X射线源不是一个点,而是一个被低强度光晕围绕的高强度中心斑点。光晕会导致低对比度可探测能力的下降,和阴影伪像。解决方法:在X光管外安装准直器,可以部分控制偏焦辐射。或者采用本身是管壳一部分的金属中央部件。也可以软件校正,困难在于由于点扩展函数(偏焦辐射导致的系统脉冲响应)不固定。

管内放电:产生原因:X光管中的杂质可能会导致暂时的短路,称为管内放电,管内放电期间,输出X光子会显著减少或者逐渐减少,一次或多次的投影观测可能受到影响,会出现条状伪影。解决方法:通过用相邻的未被破坏的那些观测合成的投影来代替被破坏的投影,或者采用自适应滤波。

探测器相关:产生原因:由于探测器的失调、增益、探测器和数据采集系统只能近似准确、探测器信号退化、初始发光和余晖、探测器响应一致性等原因产生环状或者带状的伪影。解决方法:图像空间的环和正弦图中的一条垂直线对应,可以通过正弦图搜索垂直线(比较难)。在图像处理空间,识别一个环很难。

病人相关: 运动、射束硬化、金属物运动:产生原因:病人自主或者不自主的运动。解决方法:较少数据采集时间;使一致性最差的投影对图像的贡献最小。

射束硬化:产生原因: 射线源连续能谱特性导致,表现为CT图像出现边缘亮、中间暗的现象。

金属伪影: 产生原因:普遍认为金属伪影是各种因素综合导致的结果。解决方法:插值法、迭代法、混合校正法,实际应用中常采用插值法。在一些论文中,看到了其他的如让用户先标记出两个视角下金属的位置的方法、基于贝叶斯框架的最大后验方法。

伪影的种类

条状、阴影、环状、带状条状阴影:重建滤波器的特性是微分算子,投影的不连续导致滤波后不连续位置的过冲或者下冲,这些图案被反投影为亮线或者暗线。由于单个测量的不一致性造成,不一致可能是数据采集过程中相关的内在问题,如心脏运动、机械故障或是不同测量之间突然变化的结果。

阴影:出现在高对比度物体附近,如出现在骨结构或者气囊附近的软组织区域,可能是亮的或者暗的。产生原因:投影测量中的不一致性,由偏离真实测量结果的一组通道或者投影观测导致。 数据中没有明显的不连续性,误差产生的图像没有清晰的边界,根据错误通道的数量和误差大小,阴影伪像可以限于局部,或者影响更大区域,有时阴影伪像会覆盖整个器官,导致CT数测量的偏差。

环状或者带状: 主要是第三代CT现象。原因很大范围内投影观测中单个或者多个通道的误差导致。

参考文献

[1] Artifacts in CT:Recognition and Avoidance fulia F . Barrett .

[2] 3D Prior Image Constrained Projection Completion for x-ray CT Metal Artifact Reduction Abolfazl Mehranian .

[3] 工业锥束CT伪影校正及其多GPU机群加速技术研究—魏星 解放军信息工程大学信息系统工程学院 .

[4] 改进Canny算法的CT图像环状伪影校正-王钰 重庆大学 光电技术及系统教育部重点实验室.

[5] 计算机断层成像技术 Jiang Hsieh.

[6] CT医学图像金属伪影去除算法研究-颜凤辉-北京工业大学

[7] 李铭, CT金属伪影校正研究,博士学位论文,中国科学院长春光学精密机械与物理研究所.

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