低劑量CT圖像的質(zhì)量改善算法研究.pdf

1、近年來，隨著計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（Computed Tomography, CT）在臨床醫(yī)學(xué)診斷方面的廣泛應(yīng)用，其所帶來的高輻射越來越受到人們的關(guān)注，低劑量CT掃描成為臨床應(yīng)用熱點(diǎn)。然而，低劑量CT檢查雖然可以降低輻射劑量但會導(dǎo)致圖像質(zhì)量退化，進(jìn)而影響臨床診斷精度。因此，開展低劑量CT圖像的質(zhì)量改善算法研究，具有重要意義。低劑量CT圖像質(zhì)量退化的主要原因是X射線量子噪聲，其依賴于圖像像素值，近似服從泊松分布。本文在系統(tǒng)研究離散剪切波變換算

2、法的基礎(chǔ)上，首先研究基于剪切波的去除泊松噪聲的方法，進(jìn)而根據(jù)低劑量CT的噪聲特點(diǎn)，提出基于剪切波的低劑量CT圖像噪聲去除算法，并擴(kuò)展應(yīng)用于改善低劑量鉬靶圖像質(zhì)量。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究低劑量CT圖像質(zhì)量退化的原因。針對因低劑量CT掃描導(dǎo)致圖像中增加的X線量子噪聲的特點(diǎn)，確立用Poisson噪聲近似模擬低劑量CT圖像中的量子噪聲的方案。⑵針對傳統(tǒng)小波變換對高維數(shù)據(jù)表示的局限性，研究最近發(fā)展的具有良好的局部化特性、多尺度特性

3、、多方向性、最優(yōu)稀疏性等優(yōu)良特性的離散剪切波變換。在分析研究剪切波變換的構(gòu)造和仿真試驗(yàn)的基礎(chǔ)上確立非下采樣剪切波變換更適合于低劑量CT圖像去噪。進(jìn)一步，通過對Anscombe變換的分析，將其與非下采樣剪切波變換結(jié)合，提出一種基于剪切波的復(fù)合方差穩(wěn)定變換。理論分析其去除泊松噪聲的有效性。⑶分析常見的基于剪切波的質(zhì)量改善算法：剪切波閾值法、基于剪切波變換的全變差方法和基于剪切波最大后驗(yàn)估計(jì)的去噪方法。在此基礎(chǔ)上，提出一種基于剪切波變換的自適

4、應(yīng)去除泊松噪聲的方法。該算法用基于剪切波變換的復(fù)合方差穩(wěn)定變換將泊松噪聲轉(zhuǎn)化為剪切波域上的近似高斯噪聲。進(jìn)而，利用剪切波系數(shù)的鄰域系數(shù)相關(guān)性，用最大后驗(yàn)估計(jì)法（MPA）估算出自適應(yīng)閾值，并根據(jù)閾值判斷出非噪聲剪切波系數(shù)的位置。最后，基于該非噪聲剪切波系數(shù)的位置，利用混合梯度下降法迭代重構(gòu)出去除噪聲的圖像。實(shí)驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了算法對去除泊松噪聲的有效性。⑷提出算法應(yīng)用于改善實(shí)際低劑量CT圖像和低劑量鉬靶圖像質(zhì)量，進(jìn)一步驗(yàn)證了其去除X射線量子噪聲