專利名稱：利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲ct圖像重建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域，特別涉及ー種利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲CT圖像重建方法。
背景技術(shù)：
1971年英國EMI公司Hounsfield研究成功第一臺(tái)CT掃描機(jī)，1975年美國Ledkey設(shè)計(jì)的一臺(tái)全身CT機(jī)問世，它采用X-ray對(duì)人體掃描獲取信息，經(jīng)過計(jì)算機(jī)處理而獲得重建圖像，從而顯著擴(kuò)大了人體的檢查范圍，提高了病變的檢出率和診斷的準(zhǔn)確性。超聲CT成像由X-CT發(fā)展而來，用這種成像方法可以獲得聲速、聲衰減系數(shù)、及非線性參量等的定量圖像。相比較X-CT，超聲具有無輻射而對(duì)人體無害的特點(diǎn)，并且造價(jià)低廉，在醫(yī)學(xué)上以及無傷檢測(cè)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。早期的超聲CT圖像重建方法借鑒了 X-CT的成像方法，把超聲在物體內(nèi)的傳播路徑看成直線，對(duì)超聲的折射和衍射(統(tǒng)稱衍射)效應(yīng)完全忽略，所以重建得到的圖像是定性的，僅能顯示輪廓，具有很大的誤差。目前發(fā)展較快的方法是衍射層析成像方法，其基于波動(dòng)學(xué)理論，將介質(zhì)看成聲學(xué)參量(密度P，聲速c)等連續(xù)變化的非均勻體，其中聲速的傳播可以通過波動(dòng)方程的解來描述。在Born、Rytov近似下，以傅里葉衍射投影定理為基礎(chǔ)，建立了投影的傅氏變化和像函數(shù)的頻域直接的聯(lián)系，并且處理的過程中可以使用FFT，重建速度快，能夠產(chǎn)生準(zhǔn)實(shí)時(shí)的成像。超聲衍射層析成像方法有反射和透射兩種方式。在應(yīng)用中，只會(huì)采用其中ー種方式，反射和透射的數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)于Edward圓的高頻和低頻。因此，我們?cè)诓捎闷渲些`種方式的時(shí)候只會(huì)獲得部分的頻譜的信息。比如采用透射型的超聲CT獲取投影，將只能獲取物體圖像低頻信息，高頻部分的信息就會(huì)缺失，重建得到的圖像質(zhì)量就較低。本發(fā)明由此而來。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是ー種利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲CT圖像重建方法。其解決了超聲衍射層析成像中透射型方法獲取的投影數(shù)據(jù)的頻譜局限于低頻而導(dǎo)致圖像重建質(zhì)量不高的缺陷，提出了ー種新型的超聲CT成像的方法。為了達(dá)到以上所述的目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案對(duì)所得到的各個(gè)方向的投影進(jìn)行ー維傅里葉變換，得到物體斷層平面(即像函數(shù))的頻譜低頻部分的信息，在對(duì)頻域值進(jìn)行ニ維傅里葉反變換，可以得到初始的圖像。然后對(duì)初始的低頻圖像使用G-P算法，得到高頻信息和初始的高頻圖像。再使用改進(jìn)的非線性頻譜外推的方法，利用了高頻圖像的局部信息，從而能兼顧各種幅度的高頻分量，使圖像 在整體上均勻增強(qiáng)。ー種利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲CT (計(jì)算機(jī)斷層成像)圖像重建方法，其特征在于所述方法包括以下步驟
(I)使用透射型超聲CT設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行180°掃描，獲取各個(gè)方向投影數(shù)據(jù)；(2)利用衍射層析成像的由投影數(shù)據(jù)獲得初始的重建圖像；(3)根據(jù)G-P算法獲得初始的高頻圖像；(4)用一種改進(jìn)非線性頻譜外推的方法增強(qiáng)高頻圖像，然后得到更高質(zhì)量的重建圖像。本發(fā)明還有以下ー些技術(shù)特征I步驟(2)使用了衍射層析成像的方法，其建立在傅里葉衍射定理的基礎(chǔ)上，建立了投影數(shù)據(jù)的ー維傅氏變換和像函數(shù)頻域之間的關(guān)系，如下公式所示
權(quán)利要求
1.一種利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲CT (計(jì)算機(jī)斷層成像)圖像重建方法，其特征在于所述方法包括以下步驟 (1)使用透射型超聲CT設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行180°掃描，獲取各個(gè)方向投影數(shù)據(jù)； (2)利用衍射層析成像的由投影數(shù)據(jù)獲得初始的重建圖像； (3)根據(jù)G-P算法獲得初始的高頻圖像； (4)用一種改進(jìn)非線性頻譜外推的方法增強(qiáng)高頻圖像，然后得到更高質(zhì)量的重建圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的衍射層析成像的方法，其特征在于其建立在傅里葉衍射定理的基礎(chǔ)上，建立了投影數(shù)據(jù)的一維傅氏變換和像函數(shù)頻域之間的關(guān)系，如下公式所示 FTid (Pllf (I)} (k^) = FT2d {f (x, y)} (kx, ky) 其中PwU)代表入射角為V的投影值，f(x, y)為原像函數(shù)，說明投影數(shù)據(jù)的一維傅里葉變換對(duì)應(yīng)于像函數(shù)的二維傅里葉變換頻域的一個(gè)半圓上的值(Ewald圓)。
3.根據(jù)權(quán)利2要求所述的衍射層析成像的方法，我們對(duì)所得到的各個(gè)方向的投影數(shù)據(jù)都進(jìn)行一維傅氏變換，就可以得到像函數(shù)f(x，y)的頻譜，再進(jìn)行二維傅里葉反變換就可以得到像函數(shù)f (X，y)。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于步驟(3)中對(duì)得到的初始的低頻圖像使用G-P算法來進(jìn)行頻譜外推，以獲取高頻部分的信息。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的G-P算法，其特征在于利用成像區(qū)域的先驗(yàn)知識(shí)，結(jié)合譜的解析性質(zhì)通過迭代從不完全頻譜推出整個(gè)空間譜的分布情況，迭代過程如下
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述步驟(4)，其特征在于使用了非線性的頻譜外推的方法來加強(qiáng)圖像高頻部分，通過以下步驟 H = BP (s X (BOUND (H0))) H。是在步驟(3)中得到的圖像高頻部分，BP是高通濾波器，s —個(gè)放大因子。其中BOUND (x)函數(shù)如下
7.根據(jù)權(quán)利6所述的所述的非線性頻譜外推的方法，其特征在于采用一種修正來代替其中剪切操作，從而使幅度變化變緩，修改的公式如下 BOUND'(H0(i,j)) = sgn(H0(i,j))T'(iJ) |f 其中k是修止因子，它越大修正的力度越小，T' (i，j)通過下面的公式計(jì)算 h' 。= LP(Ih0I)
其中LP是低通濾波。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的改進(jìn)的非線性譜外推的方法，其特征在于增強(qiáng)整幅圖像時(shí)利用高頻圖像Htl的局部信息取代其整體信息，對(duì)Htl進(jìn)行包絡(luò)檢波，用得到的包絡(luò)代替Htlmax作為剪切閾值的基準(zhǔn)，在整幅圖像增強(qiáng)時(shí)能兼顧各種幅度的高頻分量，使圖像在整體上均勻增強(qiáng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用頻譜外推技術(shù)改進(jìn)成像質(zhì)量的超聲CT圖像重建方法，該方法首先使用透射型超聲CT設(shè)備對(duì)物體進(jìn)行180°掃描，獲取各個(gè)方向投影數(shù)據(jù)；對(duì)得到的各個(gè)方向的投影值進(jìn)行一維傅氏變換，得到物體斷層平面(即像函數(shù))的頻譜低頻部分的信息，再對(duì)頻域值進(jìn)行二維傅氏反變換，可以得到初始的圖像；然后對(duì)初始的低頻圖像使用G-P算法，得到高頻信息和初始的高頻圖像；再使用改進(jìn)的非線性頻譜外推的方法，利用了高頻圖像的局部信息，兼顧了各種幅度的高頻分量，使圖像在整體上均勻增強(qiáng)。該方法有效解決了衍射層析法進(jìn)行超聲CT圖像重建時(shí)，獲得圖像信息局限于低頻的缺點(diǎn)，能獲得更高質(zhì)量的重建圖像，且方法穩(wěn)定可靠，在醫(yī)學(xué)成像領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用價(jià)值。
文檔編號(hào)A61B8/15GK102651126SQ20111004494
公開日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年2月24日 優(yōu)先權(quán)日2011年2月24日
發(fā)明者徐世軍 申請(qǐng)人:徐世軍