錐形束CT圖像品質(zhì)提升方法研究.pdf

1、錐形束斷層成像（CBCT）具有射線劑量小、成像視場范圍大、空間分辨率高等優(yōu)點，已作為一種先進的成像技術(shù)廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和治療、工業(yè)探傷等領(lǐng)域。但由于受到設(shè)備制造和裝配工藝的限制，導(dǎo)致重建斷層圖呈現(xiàn)不同形貌的退化偽影，影響目標物體結(jié)構(gòu)判讀。本文圍繞 CBCT系統(tǒng)中嚴重影響圖像品質(zhì)的投影數(shù)據(jù)缺陷、幾何偽影和環(huán)形偽影三個方面展開研究。
　　為了有效改善斷層圖品質(zhì)，本文通過分析 CBCT成像退化機理，以投影數(shù)據(jù)、正弦圖、斷層圖和極坐標變

2、換圖的空域和統(tǒng)計特性為依據(jù)。一方面針對每幅投影存在的條紋和孤立壞像素點，借助平板探測器缺陷圖譜和統(tǒng)計直方圖定位待校正像素位置，采用八鄰域最近鄰插值修復(fù)顯著缺陷，并充分利用光場和暗場投影改善幀內(nèi)非均勻性。此外提出的基于基準塊的校正方法有效避免投影數(shù)據(jù)幀間增益響應(yīng)不一致的問題。另一方面，針對斷層圖中存在的幾何偽影，通過360°掃描標定模體獲得多幅投影，經(jīng)過圖像分割、點物體中心坐標定位和標定點軌跡重構(gòu)等一系列步驟，從而求解出系統(tǒng)幾何參數(shù)。進一

3、步地，針對斷層圖中存在的結(jié)構(gòu)性環(huán)形偽影，首先介紹了幾種典型的基于正弦圖預(yù)校正和極坐標變換后校正方法，分析了各自的特點和不足。在此基礎(chǔ)上，充分利用極坐標圖中條帶的方向性和稀疏性，提出了基于變分的稀疏約束的環(huán)形偽影校正方法。模型優(yōu)化中引入交替方向乘子法（ADMM）將難以直接優(yōu)化求解的模型分解為易于求解的子問題。
　　仿真和真實數(shù)據(jù)結(jié)果表明，投影數(shù)據(jù)品質(zhì)的有效提升和幾何參數(shù)誤差的精確標定避免了重建過程斷層圖品質(zhì)退化，提出的基于變分的稀疏