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专利号: 201610352005X
申请人: 天津商业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于频域分析的CT图像平移运动伪影校正方法,其特征在于包括以下步骤:步骤1:获取受平移运动影响的扇束CT图像投影数据gF(β,u),其中下标F表示扇束模式,β为扇束模式的扫描视角β∈[0,2π),u为探测器测得任意光束与射线源中线的距离;

步骤2:对投影数据gF(β,u)进行重排得到平行束模式的投影数据gP(θ,u),其中下标P表示平行束模式,θ为重排后平行束模式的扫描视角;

步骤3:对平行束模式投影数据gP(θ,u)进行一维傅里叶变换,得到F1[gP(θ,u)],将F1[gP(θ,u)]分为两部分F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)],其中,θ1k和θ2k均为重排后平行束模式的扫描视角,只是大小范围不同, m为θ1k和θ2k的长度,γ为任意光束与射线源中线的夹角,γmax为γ的最大张角;

步骤4:利用F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP(θ2k,u)]之间的变换关系计算获得相位相关函数,进而求得相对位移量,F1[gP(θ1k ,u)]和F1[gP(θ2k ,u) ]有如下关系则F1[gP(θ1k,u)]和F1[gP

(θ2k,u)]的互功率谱为:

-1

计算互功率谱一维傅里叶逆变换,得到相位相关函数为q(θ1k,u)=F1 [Q(θ1k,ω)]=δ(u-u0k),其中,u0k为相对位移量,u0k=[dx(t1k)-dx(t2k)]cosθ1k+[dy(t1k)-dy(t2k)]sinθ1k,u0k∈[u01,u02,...,u0m],k=1,2,...,m,δ(u-u0k)为变量u-u0k在任意视角θ1k时的狄拉克函数,δ(u-u0k)对任意视角θ1k在u0k处均不为零,在除u0k以外其它位置均为零,则根据相位相关函数的峰值位置求取相对位移量为步骤5:利用相对位移量与平移运动参数之间的变换关系,计算获得平移运动参数;

步骤6:利用步骤1获取的投影数据gF(β,u)由滤波反投影算法进行图像重建,在图像重建中加入步骤5计算得到的平移运动参数进行运动补偿,校正运动伪影。

2.根据权利要求1所述的CT图像平移运动伪影校正方法,其特征在于,所述步骤2中:利用线性插值方法将扇束模式投影数据gF(β,u)重排转换为平行束模式的投影数据gP(θ,u),具体重排过程为:gP(θ,u)=c1gF(β1,u)+c2gF(β2,u),其中,c1,c2为插值系数,θ∈[γmax,2π-γmax]。

3.根据权利要求1所述的CT图像平移运动伪影校正方法,其特征在于,所述步骤3中:扫描过程中被测物发生平移运动为d=(dx,dy)时,平行束模式的投影数据gP(θ,u)的一维傅里叶变换为:其中,ω为u变换到频域对应的角频率,δ(xcosθ+ysinθ-u)为变量xcosθ+ysinθ-u的狄拉克函数,f(x,y)表示被测物的图像函数,F(ξ,η)是f(x,y)的象函数,ξ,η分别为x,y变换到频域对应的角频率;

由 分解可得,

其中,dx(t1k),dy(t1k)分别表示扫描视角为θ1k时被测物在x、y方向的位移量, Ω表示CT射线源旋转角速度,dx(t2k),dy(t2k)分别表示扫描视角为θ2k时被测物在x、y方向的位移量,

4.如权利要求1所述的方法,其特征在于,相对位移量u0k的精确估计u′0k为

5.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤5中,平移运动函数dx(t)和dy(t)通过基本函数 展开表示,即:其中,p1j和p2j(j=1,2,...,N)为平移运动参数,选取 同时考虑初始时刻被测物是静止的,所以dx(0)=0,dy(0)=0,则平移运动函数为:将平移运动函数代入 得到m个方程:

方程组包含2N个未知数p1j和p2j(j=1,2,...,N),m个独立的方程,实际中m要远大于2N,所以平移运动参数可以由下式确定:P=(HTH)-1(HTU);

其中,U=(u′01,u′02,…,u′0m)T,P=(p11,p12,…,p1N,p21,p22,…,p2N)T,

6.如权利要求1所述的方法,其特征在于,所述步骤6中:将视角β下的投影数据gF(β,u)先滤波,后利用步骤5估计得到的平移运动参数进行坐标系平移 累加到图像函数上,直至最后一个扫描视角。