体积CT系统中的平板探测器校正方法

　　1　引　　言

　　最近,各种各样的平板探测器(Flat-Panel Detec-tor, FPD)被开发出来了,其中的一些已经商品化[1~7]。与现有技术相比,由于FPD具有高分辨率、高动态域、高DQE、优越的线性、小几何扭曲和小的图像滞后影响等方面的优越性能,从而使它成为一种具有广泛应用领域的很有发展前景的探测器。伴随着FPD的发展,对FPD的性能评估及其应用进行了努力的探索。然而,在过去几年里,大部分的研究工作只涉及到了数字放射照相方法(Digital Radiography, DR)和数字荧光透视方法[5~12],只有少部分文章涉及到三维锥束体CT,其中包括一种STFT阵列VTA图像系统[13~15]。

　　通常FPD在提供高分辨率的数值图像的同时,由于制造方面的原因也不可避免地总存在一些噪音源,如元件的一些缺陷、增益不均匀和电子噪声。在三维重建过程中,即便是在投影图像中难以觉察到的噪声,也将被显著增强并导致重建图像中出现明显的条纹和环形伪影,使图像质量大大降低。因此,需要更为精确有效的校正方法来消除传统方法很难除去的一些噪声源,以满足VCT系统对重建图像质量的要求。

　　传统校正方法之所以有残余噪声主要有两个原因:第一,传统的方法在一个特定的校正位向仅仅使用一个增益映像,并在投影图像的多个不同的位向重复使用该映像。在这种情况下,不能完全删除固定的噪声模板,从而在最后的重建图像中产生很多环形伪影;第二,使用传统的坏像素探测方法,如局部均值滤波、中值滤波和外围像素光顺方法将产生许多探测不到的坏像素和一些好的像素被错误的探测为坏像素的现象。在一个小窗口内计算图像的局部平均值和方差,比较一个像素的探测值和估计值,其差值将用来判断像素的好坏。若该值比预先设置的阀值(图像所允许的最大差值)还要大,则该像素将被确定为坏像素。该方法的灵敏度依赖于坏像素簇的尺寸和形状,该方法的难点在于如何确定一个合适的窗口范围和阀值以克服现有方法的缺点,即出现探测不到的一些坏像素和一些好的像素被错误地确定为坏像素这两种情况。

　　为解决上述问题,提出了一种面向VCT系统的更为精确有效的FPD校正方法,并对其进行了优化。文中将详细讨论产生校正映像的方法和投影图像修正方法,并对实验装置、图像获取、样本研究和3维锥束体重建结果进行描述。最后讨论正在进行和将要进行的工作。

　　2　方　　法

　　为进行可行性研究,作者建立了一个基于平板探测器的体积CT(Volume Computed Tomography,VCT)原型系统。该实验装置使用了14″×17″的硒薄膜晶体管(Selenium Thin Film Transistor, STFT)阵列的平板探测器,该探测器拥有2560×3072个14比特的像素。