边缘和射线硬化伪像的问题及解决方法

指CT图像中出现的与试件的结构及物理特性无关的图像特征。伪像可认为是一种相关噪声，因为在给定的条件下可形成固定图形，然而并不载有试件的信息。形成伪像的原因大体有两类：一类是CT技术在物理和数学上所固有的，如局部体积效应、边缘条纹等；另一类则是由硬件或软件设计缺陷所引起的，如采样不够、机械的偏差（对不准）、探测器之间的串扰等。某些伪像可以是这两种类型的组合，如射线硬化伪像等。伪像的存在不仅影响图像的空间分辨力及对比度，也容易引起CT图像的误判，故需高度重视。

1.局部体积效应伪像、边缘伪像

当一体素内包含例如两种线衰减系数不同（μ₁、μ₂）的结构特征时，在入射射线束同时穿透这两种结构特征的情况下，由于源的尺寸和探测器的有效窗口都有一定的宽度而不是无限窄的数学上的线，射入探测器的射线强度在数学上应写成I=I₀exp（-μ₁l）+I₀exp（-μ₂l）=I[exp（-μ₁l）+exp（-μ₂l）]而不是在图像重建时所用的I=I₀exp[-（μ₁+μ₂）l]这种局部体积效应会引起重建图像上条状的伪像。与之类似，在试件边缘截面厚度急剧变化处，该问题同样存在，称为边缘伪像。减小局部体积效应、边缘条纹伪像的办法是尽可能减小切片的厚度、焦点的有效尺寸或探测器的孔径，以及对软件作某种处理；为减小边缘伪像也可在试件边缘紧贴同等高度及类似衰减的材料。

2.射束硬化伪像

在射线CT系统中是指当采用能量谱具有多色性的X射线源时，对于同一种物质，射线的能量不同线衰减系数也不一样，能量越低波长越长衰减越大，所以随着在试件中穿透厚度的不断增大，透过的射线能量谱的组成成分相对于入射射线的能量谱将发生很大改变，即长波长的低能部分不断减少，射束不断“硬化”。由于图像重建所用的算法假设入射射束是单色的，所以射束的硬化将可引起伪像。在重建过程的某阶段上作数学修正，对于伪像的减少是非常有效的，也可通过提高射线源能量和滤除入射束低能量部分来达到此目的。如可以把一定厚度的铝板或铜板放置在射线源与探测器之间作为滤波器，滤除射线能量谱的低能量部分，使入射束在进入工件前完成“硬化”，近似地成为高能量的单色射线。(www.xing528.com)

3.散射引起的伪像

在采用多个探测器时，由于康普顿效应，偏离入射射线束的辐射（散射线）有可能进入另一探测器，使之接收到这多余的信号形成伪像。这种散射随入射束能量的增高而会变得更为严重。通过采用合适的准直器可减少之，但不能根除。

伪像是个十分复杂的问题，除上述产生原因外，可能的其他因素有机械系统精度不够、射线源输出能量不稳定、探测器阵各通道间的不匹配、通道数太少（采样间隔过疏），以及系统的噪声等。