低劑量CT圖像質量改善算法研究.pdf

1、X射線計算機斷層掃描(Computed Tomography，CT)技術在農(nóng)林業(yè)應用、工業(yè)無損檢測、材料學以及醫(yī)學診斷等領域發(fā)展迅速，特別是在臨床醫(yī)學領域發(fā)揮巨大作用。X射線輻射會對病患造成一定程度的傷害，并誘發(fā)癌癥等疾病，因此如何在獲取解剖信息清晰且密度分辨率高的重建圖像的同時盡可能地減少CT輻射劑量已成為CT研究者們的奮斗目標。降低管電流是一種減少輻射劑量的有效方法，此方法會導致投影數(shù)據(jù)產(chǎn)生噪聲，進而損失低劑量CT重建圖像的質量。本

2、文主要采用改進重建算法、對投影數(shù)據(jù)進行去噪以及對重建圖像的噪聲濾除三種方法進行噪聲去除和偽影抑制，主要創(chuàng)新工作如下:
　　1.為克服全變分算法容易造成階梯偽影和過度平滑的問題，構造一個加權方差和圖像梯度共同作用的邊緣指示函數(shù)，該擴散函數(shù)與全變分(Total Variation，TV)模型結合得到基于加權方差的TV模型。進而，將新模型引入到懲罰加權最小二乘重建(PenalizedWeighted Least Square，PWLS)

3、算法中得到一種基于加權方差TV的統(tǒng)計迭代重建去噪算法。采用兩步進行新模型的優(yōu)化估計，首先，采用交替方向迭代法將聯(lián)合問題分解為兩個子問題，接著，分別采用梯度下降法和可分離拋物線替代法求解。通過視覺效果和量化指標分析，新算法重建圖像質量在得到明顯改善的同時邊緣細節(jié)分辨率高。
　　2.由于中值濾波不僅能夠消除脈沖噪聲，還可以較好地保留圖像邊緣，給出了一種基于中值非局部先驗的最大后驗概率投影域濾波算法。該算法先對投影圖像進行中值濾波，再根

4、據(jù)圖像塊間的相似性進行自適應非局部降噪，采用高斯-賽德爾方法得到所提模型的最優(yōu)解，最后經(jīng)過濾波反投影(Filtered Back Projection，F(xiàn)BP)算法得到最終CT重建圖像。采用修正后的大腦模型進行仿真實驗，所提算法不僅在平滑投影圖像噪聲和抑制條形偽影方面表現(xiàn)良好，且可獲得高信噪比圖像。
　　3.直覺模糊熵（Intuition Fuzzy Entropy，IFE）能夠自適應地區(qū)分圖像平坦區(qū)域和邊緣細節(jié)區(qū)域，便將其與各項