一种CT图像噪声均衡化降噪方法及系统与流程

本申请涉及图像降噪领域，具体而言，涉及一种ct图像噪声均衡化降噪方法及系统。

背景技术：

1、目前，ct图像的噪声是衡量图像质量的一个重要因素，噪声的大小与分布都会影响图像的质量。ct图像的噪声主要来源是投影数据的量子噪声和电子噪声。目前医用ct主要采用的是椎束结构，并且为了减少对患者无效剂量的辐射，通常加一个前置滤过，x射线通常先经过滤过，再经过被扫描人体，然后到达x射线检测的探测器的单元。一方面，探测器通过旋转中心附件的通道接收到的x射线经过滤过的路径短，而探测器越往边缘通道接收到的x射线经过滤过的路径越长，因此，探测器通道接收到经过滤过路径长的投影数据噪声波动大；另一方面，由于ct椎束结构，在图像重建重排后通过旋转中心的中心通道附近的射线分布更加密集，而越靠近旋扫描视野边缘的通道射线分布越稀疏，通过插值反投影后加剧了图像中心噪声与边缘噪声的不均衡性。

技术实现思路

1、本申请的主要目的在于提供一种ct图像噪声均衡化降噪方法，以实现对ct图像进行噪声均衡化降噪。

2、为了实现上述目的，本申请提供了一种ct图像噪声均衡化降噪方法，所述方法包括：扫描目标，重建全扫描图像，获得图像i0；计算图像i0范围内各像素点相对于平均噪声的波动分布矩阵m3，并保存为噪声分布的第一先验参数；扫描患者得到降噪前的图像i1，并根据扫描条件索引所述第一先验参数，得到第二先验参数，即噪声分布先验参数矩阵m4；对所述噪声分布先验参数矩阵m4进行插值操作，得到所述图像i1的噪声分布先验参数矩阵mij；通过噪声分布先验参数矩阵mij计算降噪调整参数μij；对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3。

3、进一步，所述计算图像i0各像素点的波动分布矩阵m3，并保存为噪声分布的第一先验参数的方法包括：

4、计算图像i0中心区域的ct值的标准差，获得标准差结果sd；

5、计算图像i0的ct值的平均值mu；

6、计算图像i0的ct值与所述平均值mu的差值的绝对值，得到图像i0的ct值的波动分布矩阵m1；

7、对所述波动分布矩阵m1进行插值操作，得到完整扫描视野的ct值的波动分布矩阵m2；

8、通过所述波动分布矩阵m2与所述标准差结果sd计算出所述波动分布矩阵m3：m3＝m2/sd。

9、进一步，所述通过噪声分布先验参数矩阵mij计算降噪调整参数μij的计算公式为：

10、

11、其中，μij为降噪调整参数，mij为噪声分布先验参数矩阵，l与μ0是降噪的常数参数，a为噪声下降随参数变化的斜率，b为噪声下降随参数变化的截距。

12、进一步，所述对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3的方法包括：

13、s1：初始化迭代降噪的相关参数，具体的：u0＝i2,n＝0，ntol＝10，其中，u0为图像矩阵的初始值，分别为迭代计算引入的中间参数ηx、ηy、cx、cy的初始值，n为迭代次数，ntol为总的迭代次数；

14、s2：计算图像迭代的中间结果，具体的：

15、，其中，fn是图像降噪迭代计算中间结果f的第n次计算的结果，i为图像矩阵的行序号，j为图像的列序号，un为图像第n次迭代的结果，分别为迭代运算中间参数ηx、ηy、cx、cy的第n次计算的结果；

16、s3：更新图像迭代结果，具体的：

17、其中，un+1为图像第n+1次迭代结果，i为图像矩阵的行序号，j为图像的列序号，fn是图像降噪迭代计算中间结果f的第n次计算的结果，μij为噪声均衡化调制参数，l为降噪常数参数，u0为降噪图像输入的初始值；

18、s4：更新中间参数，具体的：

19、

20、其中，分别为迭代运算中间参数ηx、ηy、cx、cy的第n+1次迭代的结果，分别是cx、cy的第n次迭代的结果，分别是图像第n+1次结果un+1在行与列方向的差分结果，shrink为激活函数，l为降噪常数参数；

21、s5：更新迭代次数，具体的：n＝n+1，其中，n为迭代次数计算值；

22、s6：判断迭代次数n是否大于设置的总迭代次数ntol，如果大于总迭代次数则迭代结束，且i3＝un，否则，重复上述s2～s5的迭代步骤。

23、进一步，在对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3之后，所述方法还包括：

24、将输出的降噪后的图像i3进行图像ct值还原，得到降噪后噪声均衡分布的目标图像i4。

25、本申请进一步公开了一种ct图像噪声均衡化降噪系统，包括：

26、图像重建模块，用于扫描目标，重建全扫描图像，获得图像i0；

27、先验参数计算模块，用于计算图像i0范围内各像素点相对于平均噪声的波动分布矩阵m3，并保存为噪声分布的第一先验参数；

28、参数索引模块，用于扫描患者得到降噪前的图像i1，并根据扫描条件索引所述第一先验参数，得到第二先验参数，即噪声分布先验参数矩阵m4；

29、调整参数计算模块，用于对所述噪声分布先验参数矩阵m4进行插值操作，得到所述图像i1的噪声分布先验参数矩阵mij；还用于，

30、通过噪声分布先验参数矩阵mij计算降噪调整参数μij；

31、迭代降噪处理模块，用于对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3。

32、进一步，所述迭代降噪处理模块还用于将输出的降噪后的图像i3进行图像ct值还原，得到降噪后噪声均衡分布的目标图像i4。

33、本申请进一步公开了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述的方法。

34、本申请进一步公开了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述的方法。

35、本申请进一步公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现上述的方法。

36、本发明提供的一种ct图像噪声均衡化降噪方法及系统，与现有技术相比，其通过获取的噪声分布的先验参数可以获得患者ct图像的先验参数矩阵，然后再对先验参数矩阵进行插值操作，并基于插值后的先验参数矩阵可以计算出图像的降噪调整参数，进而实现对患者ct图像的噪声均衡化降噪，避免了传统方案在插值反投影后加剧图像中心噪声与边缘噪声的不均衡性的问题。

技术特征：

1.一种ct图像噪声均衡化降噪方法，其特征在于，所述方法包括：

2.如权利要求1所述的ct图像噪声均衡化降噪方法，其特征在于，所述计算图像i0各像素点的波动分布矩阵m3，并保存为噪声分布的第一先验参数的方法包括：

3.如权利要求1所述的ct图像噪声均衡化降噪方法，其特征在于，所述通过噪声分布先验参数矩阵mij计算降噪调整参数μij的计算公式为：

4.如权利要求1所述的ct图像噪声均衡化降噪方法，其特征在于，所述对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3的方法包括：

5.如权利要求1所述的ct图像噪声均衡化降噪方法，其特征在于，在对所述图像i1进行归一化，得到图像i2，设置所述降噪调整参数μij，根据降噪调整参数μij对图像i2进行迭代降噪处理，并输出降噪后的图像i3之后，所述方法还包括：

6.一种ct图像噪声均衡化降噪系统，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的ct图像噪声均衡化降噪系统，其特征在于，所述迭代降噪处理模块还用于将输出的降噪后的图像i3进行图像ct值还原，得到降噪后噪声均衡分布的目标图像i4。

8.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求1～5任一项所述的方法。

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现上述权利要求1～5任一项所述的方法。

10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序在被处理器执行时实现根据权利要求1～5中任一项所述的方法。

技术总结本申请公开了一种CT图像噪声均衡化降噪方法，方法包括：获得图像I<subgt;0</subgt;；计算图像I<subgt;0</subgt;范围内各像素点相对于平均噪声的波动分布矩阵M<subgt;3</subgt;；扫描患者得到图像I<subgt;1</subgt;，并根据扫描条件索引第一先验参数，得到第二先验参数；对噪声分布先验参数矩阵M<subgt;4</subgt;进行插值操作，得到图像I<subgt;1</subgt;的噪声分布先验参数矩阵M<subgt;ij</subgt;；通过噪声分布先验参数矩阵M<subgt;ij</subgt;计算降噪调整参数μ<subgt;ij</subgt;；对图像I<subgt;1</subgt;进行归一化，得到图像I<subgt;2</subgt;，设置降噪调整参数μ<subgt;ij</subgt;，对图像I<subgt;2</subgt;进行迭代降噪处理，输出降噪后的图像I<subgt;3</subgt;。与现有技术相比，通过获取的噪声分布的先验参数可以获得患者CT图像的先验参数矩阵，计算出图像的降噪调整参数，实现对患者CT图像的噪声均衡化降噪，避免了传统方案在插值反投影后加剧图像中心噪声与边缘噪声的不均衡性的问题。技术研发人员：王秀清受保护的技术使用者：赛诺威盛科技（北京）股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/12/2