Page 66 - 无损检测2025年第二期

孙尔雁，等：

CT 重建图像质量的优化算法

优化的增益系数。实际上，增益系数过高，投影数
据的整体被加强的同时，噪声信号也会得到同样的
增益。
Ramp滤波器滤波后成像结果与原始图形的比
较如图6所示。
计算机断层扫描（CT）成像领域，影像质量的
评估是一个重要环节。质量评估通常涉及多个方
面，包括图像的清晰度、对比度、噪声水平、伪影等。
图 4 Ramp 滤波器归一化频率 f 的坐标离散图（N ray =400）
评估CT图像质量的常用方法包括均方误差 （M SE ）、
峰值信噪比（P SNR ）、结构相似性指数（S SIM ，图像完
全相同时为 1） 、以及边缘保持指数（E PI ）等 [14] ，各
方法对图 6 中所示的两张图分别做了评估，各指标
及其随增益系数的变化情况如表1所示。
表1显示，增益系数为3时，均方误差（M SE ）达
到最小，峰值信噪比（P SNR ）则是在增益系数为2时
达到峰值，其他两个评价指标也分别在增益系数为
图 5 Ramp 滤波函数 H(f) 离散图 （增益系数 F A=50） 3时达到峰值。

图 6 基于 Ramp 滤波器的 CT 成像与原图的对比（增益系数 F A=3）

表1 Ram-Lak滤波器成像质量各评价指标的对比及其随增益系数的变化情况
增益系数F A
评价指标
1 2 3 4
0.02 0.01 0.01 0.04
M SE
16.17 20.56 18.29 13.74
P SNR
0.41 0.55 0.57 0.54
S SIM
124.66 257.99 373.19 225.61
E PI
Ramp滤波器的增益系数随频率增加而线性增 作时，幂指数取1. 5。取幂操作片面增强了高频信号，
加，导致了图像的高频信息（通常对应于图像边缘和 噪声成分凸显，基于归一化频率的Ramp滤波器成像
细节）被强化。尽管这种增强可以提升图像的锐度 结果如图7所示，直观上看，图像已经出现伪影，而
和边缘清晰度，但在图像信号处理中，噪声通常也表 其峰值信噪比P SNR 降低到了14. 4，相似性指标S SIM
现为高频成分。高频处的噪声同样被放大，这可能 降低到了0. 31，但边缘保持性指数E PI 高达294。可
会导致图像中出现更多的噪声。因为X射线成像往 见高频信号的片面加强，既增益了边缘保持性，也增
往伴随着固有的噪声，所以CT成像中，这种噪声放 益了噪声信号。加强高频信息，中低频的对比度相
大现象更加明显，笔者对滤波函数进行取幂操作，操 对降低，就会导致图像的低对比度区域在视觉上变
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2025 年 第 47 卷 第 2 期
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