低劑量CT圖像的質量改善算法研究.pdf

1、近年來，隨著計算機斷層成像技術（Computed Tomography, CT）在臨床醫(yī)學診斷方面的廣泛應用，其所帶來的高輻射越來越受到人們的關注，低劑量CT掃描成為臨床應用熱點。然而，低劑量CT檢查雖然可以降低輻射劑量但會導致圖像質量退化，進而影響臨床診斷精度。因此，開展低劑量CT圖像的質量改善算法研究，具有重要意義。低劑量CT圖像質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、法的基礎上，首先研究基于剪切波的去除泊松噪聲的方法，進而根據(jù)低劑量CT的噪聲特點，提出基于剪切波的低劑量CT圖像噪聲去除算法，并擴展應用于改善低劑量鉬靶圖像質量。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴研究低劑量CT圖像質量退化的原因。針對因低劑量CT掃描導致圖像中增加的X線量子噪聲的特點，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造和仿真試驗的基礎上確立非下采樣剪切波變換更適合于低劑量CT圖像去噪。進一步，通過對Anscombe變換的分析，將其與非下采樣剪切波變換結合，提出一種基于剪切波的復合方差穩(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估計的去噪方法。在此基礎上，提出一種基于剪切波變換的自適

4、應去除泊松噪聲的方法。該算法用基于剪切波變換的復合方差穩(wěn)定變換將泊松噪聲轉化為剪切波域上的近似高斯噪聲。進而，利用剪切波系數(shù)的鄰域系數(shù)相關性，用最大后驗估計法（MPA）估算出自適應閾值，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出去除噪聲的圖像。實驗結果驗證了算法對去除泊松噪聲的有效性。⑷提出算法應用于改善實際低劑量CT圖像和低劑量鉬靶圖像質量，進一步驗證了其去除X射線量子噪聲