Моделирование артефактов и методы их фильтрации в рентгеновской компьютерной томографии

Abstract

Проведен анализ артефактов проекционных данных и изображений в рентгеновской компьютерной томографии. Определен механизм моделирования артефактов, для чего разработан универсальный программный реконструктор томографического изображения методом обратного проецирования с фильтрацией сверткой на произвольное количество ракурсов облучения (проекций) и единичных детекторов (отсчетов, измерений в проекции) с различными сворачивающими функциями для любой конфигурации сечения объекта. Реконструктор позволяет решать как прямую задачу томографии – определение проекций, так и обратную – восстановление изображения по проекциям. Моделирование артефактов позволяет разрабатывать фильтры для подавления артефактов и оценивать эффективность применяемых фильтров. Разработан эффективный метод уменьшения артефактов на томографическом изображении, основанный на фильтрации проекционных данных. Разработанный метод позволяет учесть особенности получения проекционных данных с детекторов, проводить оптимальную фильтрацию искаженных проекций по матрице проекционных данных и, в итоге, подавлять многие типы артефактов на томографическом изображении. The analysis of the artifacts of projection data and images in the X-ray computed tomography has been done. The mechanism for modeling artifacts, which developed a universal software reconstructor tomographic images using filtered back projection convolution into several angles of exposure (projections) and single detector (counts and measurements in projection) with different functions for any configuration section of the object, has been proposed. Reconstructor allows to solve direct problem – defining projections and inverse problem – image reconstruction from projections. Modeling artifacts allows developing filters to suppress artifacts and assess the effectiveness of filters used. An effective method to reduce artifacts in tomographic images based on filtering the projection data has been proposed. The developed method allows to take into account peculiarities of obtaining projection data from the detectors to conduct optimal filtering distorted projections from the matrix of the projection data and, eventually, to suppress many types of artifacts in the tomographic image.