基于圖像域統(tǒng)計(jì)迭代CT重建算法的研究.pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷以及治療中的廣泛應(yīng)用，人們?cè)絹?lái)越關(guān)注射線輻射劑量對(duì)人體的影響。高輻射劑量會(huì)對(duì)人體的健康帶來(lái)一定的傷害，因此低劑量CT近年來(lái)備受關(guān)注。低劑量數(shù)據(jù)可以通過(guò)降低射線的管電壓或管電流得到，此種方法常常會(huì)導(dǎo)致所采集的投影數(shù)據(jù)噪聲偏高，使得密度分辨率被量子噪聲污染，從而重建出來(lái)的圖像發(fā)生嚴(yán)重退化，影響醫(yī)學(xué)的診斷和治療，因此，在降低輻射劑量的同時(shí)重建出高信噪比和高質(zhì)量圖像的研究越來(lái)越受到關(guān)注。許多有關(guān)低劑量CT

2、的重建方法相繼被提出，主要方法可分為以下三種，其一為圖像的后處理，其二為對(duì)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行降噪，由于FBP算法簡(jiǎn)單且易于實(shí)現(xiàn)，對(duì)投影域降噪后一般使用FBP進(jìn)行反投影重建，另一種方法為對(duì)重建后的圖像在圖像域直接進(jìn)行降噪處理。在投影域降噪后，即使遺留下很小的點(diǎn)噪聲，映射到圖像域也會(huì)形成條形偽影，因此本文選擇在圖像域直接進(jìn)行降噪。接下來(lái)將本文的主要工作介紹如下：
　　1．闡述了CT成像物理和數(shù)學(xué)原理，介紹了三種經(jīng)典圖像重建算法，最后展現(xiàn)了本

3、文所用的噪聲模型。
　　2.針對(duì)低劑量CT重建的圖像產(chǎn)生嚴(yán)重退化的問(wèn)題，在基于各向異性擴(kuò)散去噪方法的基礎(chǔ)上進(jìn)行兩種改進(jìn)：由于片相似性在降噪的同時(shí)能較好地保持圖像的邊緣和細(xì)節(jié)信息，算法1運(yùn)用此特點(diǎn)對(duì)擴(kuò)散函數(shù)進(jìn)行改進(jìn)；算法2考慮了傳統(tǒng)各向異性擴(kuò)散中降噪不充分的缺點(diǎn)，把可以有效的折中熱傳導(dǎo)和PM模型的變指數(shù)，以及代替梯度檢測(cè)邊緣和細(xì)節(jié)的相似度函數(shù)運(yùn)用到傳統(tǒng)各向異性擴(kuò)散中修改擴(kuò)散函數(shù)，從而提高圖像質(zhì)量。
　　3.提出了一種基于小波和

4、四階各向異性擴(kuò)散的低劑量CT重建算法。由于小波變換具有良好的時(shí)頻局部特性，四階偏微分對(duì)噪聲的敏感性高，噪聲越少，降噪效果越好，可避免二階PDE降噪出現(xiàn)的“階梯”效應(yīng)，本文結(jié)合了小波收縮和各向異性擴(kuò)散的優(yōu)點(diǎn)，在每次迭代中，對(duì)MLEM重建算法處理后的圖像進(jìn)行離散平穩(wěn)小波分解，對(duì)小波域的高頻部分進(jìn)行小波收縮，低頻部分使用降噪效果優(yōu)質(zhì)的四階各向異性擴(kuò)散進(jìn)行消噪，從而得到可觀的圖像。
　　4.針對(duì)最大后驗(yàn)法只能提供有限的局部先驗(yàn)信息從而使重