基于滤波反投影的超短锥束CT扫描算法

分析了现有的一些超短扫描算法,提出一种基于滤波反投影(FBP)方法的超短扫描算法和实现这种算法的圆周分段联合的扫描方式.用该算法对感兴趣区域实施超短扫描所获取的数据可以进行精确的体积重建,并且对噪声不敏感.所提出的圆周分段联合的锥束投影扫描是一种把圆周轨道的半扫描和超短扫描进行合并的组合扫描方式,这种方式有助于提高病灶区域的空间分辨率和密度分辨率,并可降低病人所受X射线照射的剂量.     

CT投影变换理论及其在圆轨道锥束重建中的应用

为了精确地获得计算机断层成像(CT)图像重建所需的平行束X射线投影,提出了CT投影变换理论,得到了一种精确地由锥束投影计算平行束投影的算法.该算法可以适用于任意形式的扫描轨道.在此基础上,分别提出了针对完整物体和物体感兴趣区域进行CT投影变换的投影数据完备性条件.将CT投影变换方法应用于圆轨道CT图像重建,有效地改善了FDK算法的重建结果,特别是在远离扫描轨道的平面内,改进后的重建图像CT值更加接近真实值.数值模拟实验证明了上述CT投影变换理论和方法的有效性.     

基于PI线段的扇束CT重建

为了研究反投影滤波重建方法在CT(computedtomography)系统中的应用,提出了一种基于PI线段的简化扇束射束重建算法.该算法首先对X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像.利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果.利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像.实验结果表明,该简化算法能够对感兴趣区域进行精确重建,可以应用于实际的CT系统.而且这种方法有很多优势,比如能够减少需要的数据 ,快速完成扫描.减少辐射药剂的服用量,减少X-ray的辐射,加快计算机的运算.     

X线扇形束扫描图象重建的数学方法

1971年,英国的 Hounsfield 等研制成功了计算机断层扫描装置(简称 CT),提供了人体横断面的X线吸收系数的分布图象这一有效的诊断手段.几年来, CT 技术发展极为迅速,装置不断更新,因此,在研制过程中,对扫描图象重建的数学方法的研究就十分重要.本文提出了检测器不均匀排列的扇形束扫描图象重建公式及其模拟计算结果,简略地描述了平行束重建和均匀排列扇形束重建的 Fourier 方法的主要结果,其中在表达形式和推导上作了一些改进.     

一种新的针对感兴趣区域的CT扫描模式及其重建公式

在工业和生物医学成像应用中,经常会遇到所谓"感兴趣区域成像问题",即仅需对被测物体的一部分区域进行成像.文中对转台具有旋转和平移运动功能的CT设备,设计了一种新的针对大物体感兴趣区域的CT扫描模式,并提出了相应的反投影滤波(BPF)型的重建公式.此公式是扇束BPF重建算法的一个推广,其中CT转台在旋转过程中其旋转中心沿与探测器平行的方向移动.仿真结果表明:重建公式可以正确重建大物体的感兴趣区域的图像.     

GPU加速实现的锥束CT高精度正投影算法

CT的正投影计算是对CT数据采集过程的模拟,不仅可用于生成投影数据,而且是CT图像迭代重建算法的一个关键组成部分.在CT的锥束扫描方式下,正投影计算量大,计算时间长.为此,提出了一种GPU加速实现的锥束CT正投影算法.该算法通过并行计算各条X射线在探测器上投影,实现了锥束CT正投影的快速计算.由于该算法支持全浮点运算精度计算,且采用三线性插值方式,因此计算精度高.通过对Shepp-Logan模型的正投影计算实验以及与其他正投影算法的比较,验证了作者算法的优点.     

基于图形处理器的锥束CT快速迭代重建算法

提出了一种基于图形处理器实现的锥束CT图像迭代重建算法.该算法将三维纹理作为被重建物体的离散模型,基于射线投射方法实现了锥束CT的正投影计算;通过反向逐层映射到三维纹理实现了反投影计算;采用多纹理融合等技术完成了图像校正和投影校正.与经典的TMA-SART算法比较,作者算法运算速度快,占用显存少,支持全浮点精度运算,且易于在算法中添加先验知识和约束条件.通过对Shepp-Logan模型的图像迭代重建实验,验证了该算法的优势.     

锥束CT的分区短扫描FDK重建算法

圆轨道锥束CT(computed tomography)重建中,随着锥角增大,锥角伪影和数据缺失伪影越来越严重,影响FDK算法(由Feldkamp-Davis-Kress名字命名)重建区域的大小和图像质量。本文分析了短扫描FDK算法(short scanFDK,SS-FDK)重建时的数据完整性,提出了根据重建切片高度自适应地将重建切片分成若干区域,对每个区域采用SS-FDK算法进行重建的分区短扫描FDK重建算法。理论分析及试验仿真表明,该方法虽然计算复杂度有所增加,但充分利用了锥束CT投影数据,较大地增大了重建区域,完全重建区域高度达到扫描高度的1-sin2δ倍(δ为射线源半张角),且重建精度和图像质量与FDK算法相当。     

锥束射线倾斜扫描三维层析算法

对于板、壳构件的无损检测,提出一种锥束射线倾斜扫描数字层析方法.采用射线相对于构件长宽表面倾斜入射、构件绕旋转轴回转的扫描方式,以采集的二维数字投影序列重构出该扫描区域的断层图像,给出了锥束射线倾斜扫描二维投影数值模拟算法以及滤波反投影重建算法.该重建算法为FDK算法的推广,在倾斜角90°时,该算法即为FDK算法.实验结果表明,该方法能较好地解决该类结构的层析检测,但由于该重建方法属于不完全投影数据重建,存在着相邻层之间的图像“混迭”现象,使得厚度方向上的分辨力有所降低.     

锥束CT的分区短扫描FDK重建算法

圆轨道锥束CT(computed tomography)重建中,随着锥角增大,锥角伪影和数据缺失伪影越来越严重,影响FDK算法(由Feldkamp-Davis-Kress名字命名)重建区域的大小和图像质量。本文分析了短扫描FDK算法(short scanFDK,SS-FDK)重建时的数据完整性,提出了根据重建切片高度自适应地将重建切片分成若干区域,对每个区域采用SS-FDK算法进行重建的分区短扫描FDK重建算法。理论分析及试验仿真表明,该方法虽然计算复杂度有所增加,但充分利用了锥束CT投影数据,较大地增大了重建区域,完全重建区域高度达到扫描高度的1-sin2δ倍(δ为射线源半张角),且重建精度和图像质量与FDK算法相当。     

Investigation of Exact Truncated Data Image Reconstruction Algorithm on Parallel PI-Line Segments in Fan-Beam Scans

Some novel reconstruction algorithms have recently been proposed to solve the problem of re-construction from transverse truncated projections of fan-beam scans. This paper introduced and reformu-lated the exact backprojection-filtration (BPF)-type reconstruction algorithm for fan-beam scans based on Zou and Pan's work. Subsequently, a legible and implementary BPF algorithm for region-of-interest (ROI) reconstruction is presented using projection data truncated not only in angle-scanning but also in the trans-verse direction. The algorithm can be widely used for fan-beam full-scans, short-scans, or super-short-scans. The algorithm uses less projection data than the preceding super-short-scan. The algorithm is implemented using the Shepp-Logan phantom and some primary results are presented. Some new discoveries and impli-cations of ROI reconstruction from truncated data are discussed, which suggests that the BPF algorithm can be used in the ROI reconstruction from truncated projections.     

BPF-based reconstruction algorithm for multiple rotation-translation scan mode

In industrial CT,it is often required to inspect large objects using short line-detectors. To acquire the complete CT data for the scanning slice of large objects using short line-detectors, some multi-scan modes have been developed. But the existing methods reconstructing an image from the data scanned by multi-scan modes have to rebin the data into fan-beam or parallel-beam form via data interpolation. The data rebinning process not only increases great computational cost, but also degrades image resolution. In this paper, we propose a backprojection-filtration （BPF）-based reconstruction algorithm for rotation-translation （RT） multi-scan mode. An important feature of the proposed algorithm is that data rebinning process is not introduced. The simulation results have verified the validity of the proposed algorithm.     

BPF-based reconstruction algorithm for multiple rotation-translation scan mode

In industrial CT, it is often required to inspect large objects using short line-detectors. To acquire the complete CT data for the scanning slice of large objects using short line-detectors, some multi-scan modes have been developed. But the existing methods reconstructing an image from the data scanned by multi-scan modes have to rebin the data into fan-beam or parallel-beam form via data interpolation. The data rebinning process not only increases great computational cost, but also degrades image resolution. In this paper, we propose a backprojection-filtration (BPF)-based reconstruction algorithm for rotation-translation (RT) multi-scan mode. An important feature of the proposed algorithm is that data rebinning process is not introduced. The simulation results have verified the validity of the proposed algorithm.     

基于数据网格的肝脏CT图像感兴趣区域分割

通过图像分割获取医学图像感兴趣区域是医学图像处理与分析要解决的首要问题及技术难点。为了获取肝脏CT图像中的感兴趣区域,针对肝脏CT图像的自身特点,提出了一种基于数据网格和改进的区域生长法相结合的肝脏CT图像感兴趣区域分割方法。首先利用数据网格对肝脏CT图像做粗分割,最大程度地去除骨骼及背景对后期分割的影响。其次,利用先验知识,确定区域生长的种子点,做基于改进的区域生长法的二次分割。实验结果表明,能较完整的分割出CT图像的肝脏区域。实验结果为进一步的医学肝脏图像的处理与分析奠定了基础。     

CT图像重建的可扩展多DSP并行计算系统结构

为提高大型工业CT的图像重建速度,通过分析卷积反投影算法的特点,提出了一种并行计算方案。设计了一种基于SPMD(单指令集,多数据流)并行处理结构的可扩展的多DSP(数字信号处理器)并行计算系统模型。通过仿真实验,确定了系统设计的重要参数——DSP的数量的选择依据。仿真结果表明,利用这种模型,可以将重建的时间从100 s量级降低到1 s量级。这样就大幅度地提高了CT图像重建的速度,扩大了大型工业CT的运用范围。     

基于双字典自适应学习算法的低采样率CT重建

在医疗诊断中,稀疏采样能减少CT扫描过程中辐射对患者的伤害.但直接对稀疏采样后的投影数据进行重建,会使CT重建后的图像出现失真、伪影等问题.为保证低采样率下重建图像的质量,提出了双字典自适应学习算法,参照Sparse-Land模型的双字典学习框架,将K-SVD算法与双字典学习算法框架相结合得到补全投影数据,利用FBP算法进行重建得到高质量的重建图像.实验结果表明,在低采样率下使用所提方法进行CT重建的图像质量优于COMP双字典学习算法和MOD双字典学习算法,并且此方法有效提高了CT图像重建在低采样率时的性能.     

正常大鼠18 F-FDG PET /CT 显像各器官SUV 值及CT 值分布

摘要: 目的测量正常SD 大鼠18 F-FDG PET /CT 显像重要器官的标准化摄取值( SUV) 与CT 值。方法对大鼠各 实质性脏器勾画感兴趣区( ROI) 测定SUV 值与CT 值,并进行分析研究。结果正常SD 大鼠重要器官的SUV 值 和CT 值与其生理及结构特性有关。结论该研究结果为SD 大鼠18 F-FDG PET /CT 图像质量评价及半定量评价提 供了参考依据。     

基于倒置结构的直接体积CT

提出了一种新颖的直接体积CT扫描结构,即采用面状扫描与点状探测的倒置扫描结构,该扫描结构的最大优点可方便地得到完全的投影数据,解决了当前其他直接体积CT方法中的读者问题,如完全成像的扫描轨迹实现不便、面状探测器受康顿散射影响大、重建算法复杂等,对该扫描结构的设计、完全性条件、重建算法等进行了详细的论证与说明,并给出了初步的计算机仿真实验结果。     

基于小波变换的医学图像融合及基于体数据遍历算法的三维重建

在临床的实际应用中，基于小波变换的单模态的医学图像中的计算机断层造影术(CT)和核磁共振图像(MRI)之间的数据融合提供了更丰富的信息．融合图像的3D(threc dimensional)重建采用表面绘制方式，所用的一种体数据遍历算法，既提高计算效果，又能进行真实感曲面的显示，并可实现对感兴趣区域(Region of interest．ROI)的分割提取、三维重建和显示，提高医学诊断的准确性和可靠性．