基于正弦图的投影旋转中心校正方法

基于正弦图的投影旋转中心校正方法

赵雨晴;丛长虹;胡春红;冀东江;简建波;秦莉莉;孙梦燏

【摘要】CT转台受仪器精度等影响会导致投影旋转中心偏移,这将严重影响重建图像的质量.因此,在CT重建前,投影旋转中心的精确校正是必不可少的.根据radon 变换推导了平行束扫描模型投影旋转中心的计算公式,确定了正弦图中0°和180°的样本投影地址均值的一半就是投影旋转中心的地址.根据上述方法,将sino图中0°和180°对应的数据各复制N次得到图像矩阵A,同时采用"Chan-Vese"对其进行二值化分割,得到0°和180°样本投影地址并计算投影旋转中心,最后以此为中心对sino图在水平方向上裁剪进行校正.通过仿真和真实实验,表明该方法能够高精度地校正投影旋转中心,有效地提高重建图像质量.%Affected by the precision of instruments and other factors, CT turntable may cause the deviation of projection center of rotation (COR), which will seriously affect the quality of the reconstructed images. Thus, the precise correction of COR in projection images plays an important role in the CT reconstruction. In this paper, a method of measuring the address of COR is proposed based on the radon transform, which is suitable for the parallel beam scanning model. The method can be summarized as follows: the COR address of the projection is obtained using one half of the mean of the 0° and 180° projections' addresses in sinogram. According to the method, the data, which represent 0° and 180° projections in sinogram, were re spectively copied byN times to get the image matrixA. The image matrixA was then segmented into binarization with the "Chan-Vese" method, and the 0° and 180° projections' addresses of sample were obtained to calculate the COR

address of the projection. Finally, the COR value was regarded as the center of the sinogram, and the sinogram was clipped properly in the horizontal direction. The simulation and experiment show that this method can accurately correct the COR, which effectively improves the quality of the reconstructed images. method can accurately correct the COR, which effectively improves the quality of the reconstructed images.

【期刊名称】《图学学报》

【年(卷),期】2017(038)004

【总页数】7页(P596-602)

【关键词】CT重建;正弦图;投影旋转中心;二值化分割;校正

【作者】赵雨晴;丛长虹;胡春红;冀东江;简建波;秦莉莉;孙梦燏

【作者单位】天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津 300070;天津医科大学口腔医院,天津 300070;天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津 300070;天津职业技术师范大学理学院,天津 300222;天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津 300070;天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津 300070;天津医科大学生物医学工程与技术学院,天津 300070

【正文语种】中文

【中图分类】TP301.6

X射线计算机断层扫描成像(computed tomography, CT)是最重要的无损检测技术之一，其广泛应用于医学影像、地球物理和化工等领域。目前医学图像重建的方法主要分为解析法和代数法两类。前者由于重建速度快、成像质量较好等优点而广

泛应用于临床及科研工作中，后者由于能够通过不完全投影重建出高质量CT图像而在实际应用中具有很大的潜力[1]。无论是解析法还是代数法重建，都要求正弦图(sonogram, sino图)的投影旋转中心(center of rotation, COR)位于成像视野中探测器的中心[2]，其表现为sino图的列中心。然而，在实际CT扫描过程中，转台受仪器精度等影响会导致COR产生偏移，这将导致重建图像存在伪影[3]，从而影响对重建图像的观察，严重的甚至会造成误判。因此，CT重建前对COR进行校正是至关重要的一步。

目前，针对平行束扫描的COR校正方法主要有傅里叶分析法[4-5]、图像配准法[6]、迭代法[7]、质心偏移法[2,7]等。以上方法虽然有一定的校正效果，但也存在着一些不足。傅里叶分析法是根据sino图的傅里叶系数对称性计算COR，该方法对带有随机噪声的sino图校正效果不佳；图像配准法是根据图像纹理灰度值的统计分布特性计算COR，当遇到图像为低衬度或图像纹理被光学系统干扰时，该方法校正效果不太理想；迭代法是根据最小二乘方原则拟合正弦曲线的方法计算COR，该方法对带噪声的投影数据校正精度不佳而且处理时间较长；质心偏移法是通过计算投影数据质心偏移来计算COR，该方法不能很好地处理衍射、折射和非线性噪声干扰，而且样本数据较大时，校正精度不高。

针对各方法的不足，本文提出了针对投影角度为0°~180°的sino图测量并校正COR的方法。该方法先将sino图中0°和180°对应的数据各复制N次得到图像矩阵A，然后利用“Chan-Vese”(CV)分割方法[8]选取感兴趣区域(region of interest, ROI)，同时对图像矩阵A进行二值化分割，得到0°和180°样本投影地址并计算COR，最后以COR为中心对sino图水平方向上进行裁剪校正，并通过仿真和真实实验对提出方法进行验证，目的是探讨该方法在CT重建领域的潜在应用价值。

如图1所示，旋转坐标系为(s,t)，其中，s代表射线位置，t代表投影方向；图像