Iterative image-domain ring artifact removal in cone-beam CT

工件(错误) 成像体模 计算机视觉 锥束ct 人工智能 残余物 图像质量 像素 计算机科学 图像处理 投影(关系代数) 图像(数学) 核医学 计算机断层摄影术 算法 医学 放射科
作者
Xiaokun Liang,Zhicheng Zhang,Tianye Niu,Shaode Yu,Shibin Wu,Zhicheng Li,Huailing Zhang,Yaoqin Xie
出处
期刊:Physics in Medicine and Biology [IOP Publishing]
卷期号:62 (13): 5276-5292 被引量:49
标识
DOI:10.1088/1361-6560/aa7017
摘要

Ring artifacts in cone beam computed tomography (CBCT) images are caused by pixel gain variations using flat-panel detectors, and may lead to structured non-uniformities and deterioration of image quality. The purpose of this study is to propose a method of general ring artifact removal in CBCT images. This method is based on the polar coordinate system, where the ring artifacts manifest as stripe artifacts. Using relative total variation, the CBCT images are first smoothed to generate template images with fewer image details and ring artifacts. By subtracting the template images from the CBCT images, residual images with image details and ring artifacts are generated. As the ring artifact manifests as a stripe artifact in a polar coordinate system, the artifact image can be extracted by mean value from the residual image; the image details are generated by subtracting the artifact image from the residual image. Finally, the image details are compensated to the template image to generate the corrected images. The proposed framework is iterated until the differences in the extracted ring artifacts are minimized. We use a 3D Shepp–Logan phantom, Catphan©504 phantom, uniform acrylic cylinder, and images from a head patient to evaluate the proposed method. In the experiments using simulated data, the spatial uniformity is increased by 1.68 times and the structural similarity index is increased from 87.12% to 95.50% using the proposed method. In the experiment using clinical data, our method shows high efficiency in ring artifact removal while preserving the image structure and detail. The iterative approach we propose for ring artifact removal in cone-beam CT is practical and attractive for CBCT guided radiation therapy.
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