CT图像中校正金属伪影的方法和系统与流程

1.一种CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，包括如下步骤：

对未校正CT图像中的金属区域进行分割，得到只含有金属信息的图像；

分别对未校正CT图像和只含有金属信息的图像进行限值处理，得到未校正限值图像和金属信息限值图像；

分别对未校正限值图像和金属信息限值图像进行前向投影，得到p_original和p_metal；其中，p_original为未校正限值图像对应的投影数据，p_metal为金属信息限值图像对应的投影数据；

利用p_metal定位出p_original中的金属区域，并利用p_original中金属区域两端外的信息插值估计金属区域内的信息，根据插值估计后的投影数据重建CT图像，并对重建CT图像进行滤波处理，构造先验图像；

对先验图像进行前向投影，得到投影数据p_prior，根据p_prior对p_original中的金属区域进行插值校正，得到投影数据p_correct2；

对p_correct2进行重建，得到重建图像I_correct2，将I_correct2与只含有金属信息的图像融合，得到校正后的CT图像。

2.根据权利要求1所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述对未校正CT图像中的金属区域进行分割，得到只含有金属信息的图像的过程包括：

通过分割公式对未校正CT图像中的金属区域进行分割，得到只含有金属信息的图像，其中，所述分割公式为：

$I\_metal(i,j)=\left\{\begin{array}{c}I\_original(i,j),ifI\_original(i,j)\>T\\ 0,else\end{array}\right.,$

其中，i和j分别表示图像像素点的行和列的索引值，T为所设定的金属像素阈值，I_original(i,j)表示未校正CT图像中第i行第j列的像素值，I_metal(i,j)表示只含有金属信息的图像中第i行第j列的像素值。

3.根据权利要求1所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述分别对未校正CT图像和只含有金属信息的图像进行限值处理，得到未校正限值图像和金属信息限值图像的过程包括：

I_original_norm＝(I_original+Q)/Q，

I_metal_norm＝I_metal/Q，

其中，I_original表示未校正CT图像，I_original_norm表示未校正限值图像，Q表示预设的限值系数，I_metal表示只含有金属信息的图像，I_metal_norm表示金属信息限值图像。

4.根据权利要求3所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述分别对未校正限值图像和金属信息限值图像进行前向投影，得到p_original和p_metal的过程包括：

采用相同的光线跟踪算法和平行束几何投影方式，分别对I_original_norm和I_metal_norm进行前向投影，得到p_original和p_metal。

5.根据权利要求1所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，利用p_metal定位出p_original中的金属区域，并利用p_original中金属区域两端外的信息插值估计金属区域内的信息，根据插值估计后的投影数据重建CT图像，并对重建CT图像进行滤波处理，构造先验图像的过程包括：

利用非零判断运算计算出投影数据p_metal中的金属区域；

根据p_metal中的金属区域定位出p_original中的金属区域；其中，p_original为M行N列的二维矩阵，p_original中第i行为p_original的第i个投影，p_original的第i个投影下的金属区域起点为i_start，终点为i_end，i为大于1且小于M的整数；

对p_original的第i行，利用第i_start-1个元素和第i_end+1个元素，对第i_start个元素到第i_end个元素之间的数据进行线性插值，得到线性插值后的投影数据p_line；

计算出p_metal中每行中金属信息的起点和终点之间的距离，获取距离最小的第min行，获取第min行中金属信息的起点min_start，终点min_end；其中，p_metal为M行N列的二维矩阵；

计算出投影数据p_line中第min行的数据之和sum_min；计算p_line中除第min行外的第i行数据的和sum_i，计算出第i行的sum_i与第min行的sum_min的差diff_sum_i；对于除第min行外的其它第i行，以i_start为起点以i_end为终点，构造叠加函数；其中，所述叠加函数为：

$f_i\left(j\right)=\left\{\begin{array}{cc}0,& ifj\<i\_start\\ 0,& ifj\>i\_end\\ \frac{diff\_sum\_i(i\_end-i\_start)}{2\mathrm{\π}}sin\left(\frac{\mathrm{\π}(j-i\_start)}{i\_end-i\_start}\right),& otherwise\end{array}\right.,$

其中，j为大于等于1，且小于等于N的整数；

分别将函数f_i(j)的N个值一一对应叠加至投影数据p_line中除第min行外的第i行数据上，形成修正后的投影数据p_line；

对修正后的投影数据p_line每一行的i_start和i_end处进行高斯光滑滤波，得到用于重建的投影数据p_correct1；

对投影数据p_correct1重建，得到图像I_correct1，对所述图像I_correct1进行具有保护图像结构边缘功能的滤波处理，得到先验图像。

6.根据权利要求5所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，对所述图像I_correct1进行具有保护图像结构边缘功能的滤波处理的过程包括：

$I2(i,j)=\underset{i^{\′}=i-v}{\overset{i+v}{\Σ}}\underset{j^{\′}=j-v}{\overset{j+v}{\Σ}}I1(i^{\′},j^{\′})\×w(i^{\′},j^{\′})/Num$

$w(i^{\′},j^{\′})=\left\{\begin{array}{cc}1;& |I1(i^{\′},j^{\′})-I1(i,j)|\≤S\\ 0;& \end{array}\right.$

其中，I1表示为滤波前的图像I_correct1，I2表示为滤波后的先验图像，(i,j)表示图像I_correct1中像素点的位置，(i',j')表示图像I_correct1中以像素点(i,j)为中心、长宽均为(2v+1)的矩形窗内的像素点的位置，v为取值1～5之间的整数；w(i',j')表示图像I1中像素点(i',j')的权重；Num表示图像I_correct1中以像素点(i,j)为中心、长宽均为(2v+1)的矩形窗内且满足|I1(i',j')-I1(i,j)|≤S的像素点的个数，S预设的阈值。

7.根据权利要求5所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述对p_original的第i行，利用第i_start-1个元素和第i_end+1个元素，对第i_start个元素到第i_end个元素之间的数据进行线性插值，得到线性插值后的投影数据p_line的步骤前还包括：

将金属区域起点i_start更新为i_start-c；其中，c为预设的移动系数；

将金属区域终点i_end更新为i_start+c。

8.根据权利要求1所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述对先验图像进行前向投影，得到投影数据p_prior，根据p_prior对p_original中的金属区域进行插值校正，得到投影数据p_correct2的步骤包括：

采用光线跟踪算法和平行束几何投影方式对先验图像进行前向投影，得到投影数据p_prior；

分别对p_original与p_prior中相同位置的像素点的像素值进行相除运算，得到归一化的投影数据p_norm1，其中相除运算中，若分母为0，将为0的分母值设置为预设正数；

利用p_metal定位出投影数据p_norm1中金属区域，利用金属区域两侧的数据线性插值估计金属区域内的数据，得到插值后的投影数据p_norm2；

分别对投影数据p_norm2和投影数据p_prior相同位置像素点的像素值做相乘运算，得到去归一化的投影数据p_correct2。

9.根据权利要求1所述的CT图像中校正金属伪影的方法，其特征在于，所述对p_correct2进行重建，得到重建图像I_correct2，将I_correct2与只含有金属信息的图像融合，得到校正后的CT图像的步骤包括：

采用滤波反投影重建算法对p_correct2进行重建，得到重建图像I_correct2；

将I_correct2代入取整公式进行取整处理；其中，所述取整公式为：

I_correct＝int(I_correct2*Q-Q)，

式中，int()表示对数据进行四舍五入取整，I_correct表示对重建图像I_correct2进行取整处理后得到的图像，Q表示预设的限值系数；

将I_correct与图像I_metal融合，得到校正后的CT图像I_final。

10.一种CT图像中校正金属伪影的系统，其特征在于，包括：

分割模块，用于对未校正CT图像中的金属区域进行分割，得到只含有金属信息的图像；

限值模块，用于分别对未校正CT图像和只含有金属信息的图像进行限值处理，得到未校正限值图像和金属信息限值图像；

投影模块，用于分别对未校正限值图像和金属信息限值图像进行前向投影，得到p_original和p_metal；其中，p_original为未校正限值图像对应的投影数据，p_metal为金属信息限值图像对应的投影数据；

构造模块，用于利用p_metal定位出p_original中的金属区域，并利用p_original中金属区域两端外的信息插值估计金属区域内的信息，根据插值估计后的投影数据重建CT图像，并对重建CT图像进行滤波处理，构造先验图像；

校正模块，用于对先验图像进行前向投影，得到投影数据p_prior，根据p_prior对p_original中的金属区域进行插值校正，得到投影数据p_correct2；

融合模块，用于对p_correct2进行重建，得到重建图像I_correct2，将I_correct2与只含有金属信息的图像融合，得到校正后的CT图像。