專利名稱：一種用于ct系統(tǒng)的1／4通道偏移插值方法
技術領域：
本發(fā)明屬于圖像處理技術領域，特別涉及一種應用于CT系統(tǒng)的改進的1/4通道偏移插值方法。
背景技術：
空間分辨率是CT系統(tǒng)的一個重要指標，改進空間分辨率的方法有很多，可以用增加物理檢測器的方法，可以用飛焦點的方法，也可以用改變卷積核或者圖像后處理的方法等等。增加物理檢測器的方法能提高系統(tǒng)的截止頻率，但會大幅度的增加系統(tǒng)成本，另外也會增加系統(tǒng)的復雜性，比如增加數據的傳輸量以及增加數據的處理時間；飛焦點的方法也能提高系統(tǒng)的截至頻率，但這需要特殊的球管技術，技術難度較大；改變卷積核或者圖像后處理的方法會增強圖像某一部分特殊頻段的效果，但不可能提高系統(tǒng)的截止頻率。
還有一種提高系統(tǒng)空間分辨率的方法是1/4通道偏移插值重建，該方法可以在不改變硬件的基礎上，提高系統(tǒng)的截止頻率。為了說明的簡單性，本發(fā)明中只對等角扇束進行分析說明，其他類型的掃描同理。
由于一般扇束都是360度掃描，所以每一條射線都采了兩次樣，既每一條射線都有一條對面的射線與其對應，如圖1所示，虛線是由Tube Position 1發(fā)射出去，在Tube Position 2上，同一個位置有一條射線完全與它重合，這兩條射線互為對面通道。
假設射線為(β，γ)，其中β為采樣角View，γ為扇形角，則其對面通道射線為(β′，γ′)滿足式(1)β′＝π+β-2γ (1)γ′＝-γ由于實際采樣是有限的，一般情況，如果想獲得對面通道的數據，都需要經過二維插值得到。如果想通過對面通道插值的方法獲得2倍于原來的通道數，即通過插值得到原來采樣兩個相鄰通道中間的數據，離散的表示方法如下
假設View角間隔為Δβ，通道角間隔為Δγ，中心通道下標為Po，則(iΔβ，(j+0.5-Po)Δγ)這些數據需要通過對面通道插值得到，其中i，j為整數，分別表示某一個采樣以及某一個通道，且0≤i＜V，0≤j＜N，V，N分別為總采樣數與總通道數，根據式(1)，可以得到要插值的這些通道的對面通道(i′，j′)可以表示成式(2)i′＝View/2+i-(2j-1-2Po)·Δγ/Δβ(2)j′＝2Po-j-0.5通過式(2)，可以用二維插值獲得想要的數據，比如雙線性插值，得到插值完的數據后進行正常的卷積反投影即可。但是二維插值對分辨率的影響太大，而且通道方向的插值對分辨率的影響尤其大，所以簡單的進行插值擴展通道得到的圖像分辨率并不能得到明顯的提高。但是如果Po滿足式(3)Po＝z+0.5±0.25 (3)其中z為整數，一般取值為N/2附近，則(2)中的j′變?yōu)檎麛?，所以二維插值簡化為一維插值，通道方向沒有插值，只有View方向的插值，所以當Po滿足式(3)時，用式(2)插值擴張的通道能提高系統(tǒng)的空間分辨率，如圖2所示，其中iso-center為旋轉中心對應的檢測器通道，即上文提到的Po對應的通道，detector width表示檢測器的寬度，interleaved sample即為對面通道。由于實際上Po不可能精確滿足式(3)，故一般都只能得到近似的中心通道，事實證明，只要Po在式(3)的某一個范圍內，系統(tǒng)的空間分辨率就能得到非常明顯的提高。
上面所述的過程就是直接的1/4偏移插值重建方法。該方法根據一般的掃描在每一條射線上都采兩次樣的原理，利用對面通道的采樣對原始數據進行擴充插值，使得一個視圖上的通道數增加了一倍，從而提高了系統(tǒng)的截止頻率。由于要用到對面通道的數據，所以對面通道與原始通道的一致性非常重要，如果數據不一致的話，建出來的圖像會有很多偽影，嚴重的時候會導致圖像無法診斷；而由于原始通道的數據與對面通道的數據是在不同時間不同位置得到的，另外也由于機械以及球管焦點偏移等等原因，數據不一致的可能性非常大，所以直接用1/4通道偏移插值方法得到的圖像一般都會有很多偽影。

發(fā)明內容
針對現有技術的不足，本發(fā)明提供一種用于CT系統(tǒng)的1/4通道偏移插值方法，該方法可以有效地降低圖像的偽影，同時截至頻率可以保證與直接的1/4插值一樣。
本發(fā)明方法包括以下四個步驟1.對原始通道DATA進行插值得到DATA1系統(tǒng)的中心通道要求如式(3)，對于需要插值的數據先用原始通道進行簡單插值得到，插值出來的數據與原始數據一起組成新的數據。
2.用對面通道獲得DATA1的相應的數據DATA23.DATA1的低頻部分與DATA2的高頻部分組合得到數據DATA3利用一維高通濾波分別對DATA1和DATA2進行低通濾波和高通濾波，將所得數據組合得到DATA3。
4.用原始數據DATA與DATA3中與原始數據不重合部分數據組合輸出結果ResultDATA由于直接的1/4偏移插值對面通道的數據是由不同通道采集到的，而且時間也不一致，一般系統(tǒng)很難保證這種一致性，所以得到的圖像都會有一些偽影，本發(fā)明提出的這種改進的1/4插值方法，可以非常好的抑制此類偽影。


圖1是本發(fā)明的對面通道示意圖；圖2是本發(fā)明1/4通道偏移示意圖；圖3是CT-C3000體模結果對比圖，其中圖3a為原始1/4偏移插值結果，圖3b為改進后的結果；圖4是CT-C3000Dual體模結果對比圖，其中圖4a為原始1/4偏移插值結果，圖4b為改進后的結果；圖5是CT-C3000模體以及MTF曲線結果對比圖，其中圖5a為原始1/4偏移插值結果，圖5b為改進后的結果；圖6是CT-C3000Dual模體以及MTF曲線結果對比圖，其中圖6a為原始1/4偏移插值結果，圖6b為改進后的結果。
具體實施例方式
本發(fā)明所提供的方法其具體實現步驟如下1.對原始通道DATA進行插值得到DATA1系統(tǒng)的中心通道要求如式(3)，對于需要插值的數據(iΔβ，(j+0.5-Po)Δγ)，先用原始通道DATA進行簡單插值得到，可以用三次樣條或者Lagrange插值，也可以用頻域偏移的方法得到，插值出來的數據與原始數據一起組成的數據為DATA1(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)，其中0≤i＜V，0≤j＜2N。
2.用對面通道獲得DATA1的相應的數據DATA2DATA1的所有數據都有其對面通道，都可以根據式(2)得到對面通道的插值，即對面通道插值得到的結果為DATA2(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)。
3.DATA1的低頻部分與DATA2的高頻部分組合得到數據DATA3設I為恒等算子，Γ為一維高通濾波，對于每一個采樣i，都進行如下式(4)處理HighFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)＝Γ(DATA2(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2))LowFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)＝(I-Γ)(DATA1(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)) (4)得到HighFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)，LowFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)，再通過式(5)DATA3(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)＝HighFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)+LowFre(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2) (5)得到DATA3(iΔβ，(j-2Po)Δγ/2)，其中j為奇數，且0＜j＜2N。
在上述過程中提到的一維高通濾波Γ，可以采用理想的頻域高通濾波器，表達式如下 其中FSourceData為原始數據的傅氏變換，FResultData為結果數據的傅氏變換，D為截止頻率。
也可以采用以下的高通濾波器，其表達式為ResultData(i)=2NSourceData(i)2N+1-12N+1Σj=-Nj=N,j!=0SourceData(i+j)---(7)]]>
其中2N+1為濾波寬度，N為正整數，SourceData為原始數據，ResultData為濾波后的數據。以上濾波器在圖像上的表現基本一樣。
4.用原始數據DATA與DATA3中與原始數據不重合部分數據組合輸出結果ResultDATA用式(5)獲得的數據與原始數據組成新的數據ResultDATA即完成整個插值過程，然后用正常的卷積反投影過程可以得到圖像。
根據本發(fā)明提供的改進的1/4通道偏移插值方法對CT圖像進行處理，圖3是CT-C3000體模結果對比圖，圖4是CT-C3000Dual體模結果對比圖，從圖中可以看出，已經很好地消除了偽影；圖5是CT-C3000模體以及MTF曲線結果對比圖，圖6是CT-C3000Dual模體以及MTF曲線結果對比圖，從圖中可以看出，對MTF曲線幾乎沒有影響。
權利要求
1.一種用于CT系統(tǒng)的1/4通道偏移插值方法，包括以下四個步驟步驟一，對原始通道DATA進行簡單插值得到DATA1，步驟二，用對面通道獲得DATA1的相應的數據DATA2，步驟三，利用一維高通濾波獲得DATA1的低頻部分與DATA2的高頻部分，將獲得數據組合得到數據DATA3，步驟四，用原始數據DATA與DATA3中與原始數據不重合部分數據組合輸出結果ResultDATA。
2.根據權利要求1所述的一種用于CT系統(tǒng)的1/4通道偏移插值方法，其特征在于步驟一中所述的簡單插值包括三次樣條、Lagrange插值、頻域偏移的方法。
3.根據權利要求1所述的一種用于CT系統(tǒng)的1/4通道偏移插值方法，其特征在于步驟三中所述的一維高通濾波包括理想的頻域高通濾波器，表達式為 其中FSourceData為原始數據的傅氏變換，FResultData為結果數據的傅氏變換，D為截止頻率；還包括高通濾波器，表達式為ResultData(i)=2NSourceData(i)2N+1-12N+1Σj=-Nj≠N,j!=0SourceData(i+j)]]>其中2N+1為濾波寬度，N為正整數，SourceData為原始數據，ResultData為濾波后的數據。
全文摘要
一種用于CT系統(tǒng)的1/4通道偏移插值方法，屬于圖像處理技術領域，該方法包括四個步驟1.對原始通道DATA進行插值得到DATA1，對于需要插值的數據先用原始通道進行簡單插值得到，插值出來的數據與原始數據一起組成新的數據；2.用對面通道獲得DATA1的相應的數據DATA2；3.DATA1的低頻部分與DATA2的高頻部分組合得到數據DATA3，分別對DATA1和DATA2進行低通濾波和高通濾波，將所得數據組合得到DATA3；4.用原始數據DATA與DATA3中與原始數據不重合部分數據組合輸出結果Re sultDATA。由于直接的1/4偏移插值對面通道的數據是由不同通道采集到的，而且時間也不一致，一般系統(tǒng)很難保證這種一致性，所以得到的圖像都會有一些偽影，本發(fā)明提出的這種改進的1/4插值方法，可以非常好的抑制此類偽影。
文檔編號A61B6/03GK1586401SQ200410050289
公開日2005年3月2日 申請日期2004年8月20日 優(yōu)先權日2004年8月20日
發(fā)明者樓珊珊, 張懷朋, 劉晉軍, 李雙學 申請人:東軟飛利浦醫(yī)療設備系統(tǒng)有限責任公司