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.     

三维图像中物体体素重建的新方法

在三维图像，例如LSCM，CT和MRI图像的处理、识别、可视化和计算机绘图中，三维物体的重建是必不可少的．已有的三维物体重建方法是基于二维物体重建的连通模拟法，因此重建速度慢．为此，我们提出一种新的快速的三维物体体素重建方法．在这种方法中，首先采用边沿跟踪和水平扫描的区域标号法重建三维图像的每个平面中的二维物体切片，然后采用伪OR运算和链接表的叠片法重建三维图像中的三维物体实体．作者首先介绍边沿跟踪和水平扫描方法，然后介绍伪OR运算和链接表，最后给出采用这种方法的实验结果的一个例子。     

基于视觉定位的非确定轨迹CT系统

计算机断层成像(CT)系统需要精确和确定的扫描轨迹来获得高质量的图像。如果机械系统无法实现高精度的扫描轨迹,CT图像的质量将受到影响。该文提出了一种CT系统,通过视觉定位来实现非确定扫描轨迹下的CT成像。其中视觉定位系统通过对待测物体位移和转角的测量来获得实际扫描过程中射线与物体的精确几何关系。针对这种数据条件,提出了一种改进的滤波反投影(FBP)算法,实现非确定轨迹的CT图像重建。该方法将滤波反投影算法的适用范围从标准轨迹扩展到了通用轨迹。模拟数据计算和实验结果验证了该系统的可行性。此方法很大程度上为CT系统的设计提供了便利。     

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.     

小波取样定理在断层CT的ART方法中的应用

小波分析技术在工程技术领域发挥着越来越重要的作用.CT技术是医学影家诊断领域的一个划时代的贡献.本文通过将一维小波取样定理推广到二维,对现有的断层CT的ART方法进行了改进、计算机模拟结果也表明,本文提出的图象重建的小波分析方法有着十分优越的特性.     

基于条纹投影三维轮廓测量技术研究

提出一种基于条纹投影来测量凹陷物体三维轮廓的方法。由计算机模拟正弦分布条纹图样投影到三维凹陷物体上,条纹图受到物体表面轮廓的变化而发生变形,通过数字采集卡把图像采集到计算机中,对得到的图像进行处理得到物体表面的相位,根据相位和高度的关系得到物体的高度分布。利用这种方法对凹陷物体进行了实际测量,结果证实了该方法的可行性。     

一种新的物体连续切片图象的截面三维重建

描述了一种新的截面三维重建方法,它是在截面重建法的基础上,引入仿射变换作为旋转、投影变换,利用线性插值消隐填充算法,生成物体的可视侧面,直接利用重建图象的深度信息计算可视侧面的灰度,在显示平面获得物体可视侧面的三维结构及形状信息.并可通过旋转投影变换获得物体任一可视侧面的重建显示图象.     

层析γ扫描中几种透射图像重建算法对比

透射测量是层析γ成像扫描中发射测量的基础,合理的重建算法是透射图像重建的核心。结合TGS透射测量的特点,利用蒙特卡罗模拟构建了EM、Richardson、ART三种迭代算法模型,分析对比了三种算法的误差。同时开展了透射测量实验,实验数据表明ART算法重建值相对参考值的最大误差为29%,并且多个体素超过20%;而Richardson算法仅为15%,其中只有10个体素重建值大于10%,虽然相对ART算法有很大提升,但所得的偏差值还是很大;EM算法相比前两种算法有明显的优势,即使出现了几个相对误差值大于10%的体素,但都处于图像边缘,对整体重建影响非常小。     

基于增广拉格朗日的全变分正则化CT迭代重建算法

采用一种基于增广拉格朗日方法(augmented Lagrangian method)求解全变分正则化(total variation regularization)算法(ALMTVR)来进行CT图像重建.将ALMTVR算法与经典的代数重建算法(algebraic reconstruction technique,ART)进行比较,并采用仿真数据与实际数据进行实验.在实验中,使用ALMTVR算法与ART算法分别进行图像重建,并对重建图像进行对比分析.实验结果表明:所提算法与ART算法相比,显著提高了图像重建的质量与速度,显示了其对图像重建的有效性及在CT成像系统中潜在的应用价值.     

最大熵图象重建的非线性目标规划模型和算法

数字图象重建在科学与工程应用中是十分重要的.在以前的工作中,最大熵图象重建是作为一个约束单目标优化问题来解决的,得到的是一局部最优解.本文提出了多准则最大熵图象的重建的目标规划模型,由改进搜索步距的模式搜索算法,对有噪声的Shepp-Logan人头模型及数字图片重建的计算机模拟结果表明了这一模型及算法的有效性.     

射束硬化对CT系统平面内空间分辨率的影响

探讨射束硬化对于测量CT系统平面内空间分辨率的影响,在两台相同型号规格的全身16排螺旋CT机上,进行射束硬化校正和不进行射束硬化校正两种情况下,分别计算由被测CT扫描所得小针图像的MTF曲线,然后取MTF曲线幅值的0%,2%,10%以及50%处所对应的空间分辨率线对数进行对比,进而分析射束硬化对与测量扫描系统的平面内空间分辨率的影响。结果表明,在不同层厚以及不同卷积核重建小针图像情况下,是否对图像进行射束硬化校正对于测量平面内空间分辨率的影响存在差异性不同的重建图像场景,射束硬化带来的影响趋势不同。     

反射模扇形束入射衍射CT的重建算法

本文导出了反射模扇形束入射衍射CT的广义断层投影理论,它的前提条件是Born或Rytov近似,且要求物体相对于测量平面的张角很小,在这种近似下,可以证明与点源处于同一平面的测量面上测到的反射场决定了物体断面参数在一旋转椭球面上的频谱值。     

基于Hilbert变换的CT圆轨道超短扫描重建算法

为了加快工业CT系统的扫描速度,减小数据量,针对扇形束超短扫描问题,提出了一种带参数的基于Hilbert变换的感兴趣区域重建算法,并且在分析扇形束扫描的数据冗余基础上设计了一种适用于超短扫描的窗函数。利用Shepp-Logan头模型通过计算机模拟实验,给出了该算法和标准卷积反投影算法、F.Noo和H.Kudo算法的对比结果。实验结果表明,该方法能够准确地实现物体感兴趣区重建,并在噪声抑制能力上优于其他3种算法,因此在工业CT中具有重要的工程意义。     

基于图像的3D场景重建

给出了用DSP实现基于图像的3D场景重建的方法和步骤.3D场景重建主要由摄像机标定、图像采集和基于图像的重建3个部分组成.在摄像机标定中,使用摄像机作为测量装置来确定它的内部和外部参数,比对摄像机直接进行测量更为方便;利用摄像机、SEED-VPM642实时图像处理应用平台和PC机构成的系统进行图像采集,DSP芯片与PC机的图像传输采用PCI通信实现;采用体素着色(Voxel Coloring)方法实现3D场景重建,使现实物体在计算机虚拟世界中得以重现.     

CT动态测量中投影方向优化设计

根据投影方向对重建图像质量有显著影响的这一计算机数值模拟的结果,提出了从相互正交的两个方向上进行扫描测量,以获取多方位投影数据,并据此重建图像的方法.模拟仿真表明：该算法在CT动态场测量中稳定可靠,且具有良好的抗噪声能力.     

CT的数学处理方法及其新价值

<正> 数字影象处理是一门新兴的科学,它在各种科学技术领域中都有着广泛的应用。计算机横断层再现影象装置(CT)就是它的一个最新成果。它采用电子学探测方法,用射线透过物体的投影,把物体内信息以积分形式输出,通过计算机的运算,测出物体横断面的吸收密度,获得物体内部的再现形象。这是一个只有在解剖时切开物体某一部位后才能看到的横断面形象。它是用光学直接观察透视法所无法做到的。这一技术相当重要。不仅人体的横断层要按此方式收集信息,在其它许多领域中也可用此方式收集数据。如射电天文学,高能物理,电子显微镜、核磁共振、红外测量等广阔的领城中都有它的应用。本文给出这类问题的通解和算法。     

基于同步辐射光源的双能CT成像方法

双能X射线CT成像技术可以精确地获得被扫描物体中的电子密度分布,对于医疗诊断和癌症放射治疗具有重要的参考价值。为了提高双能CT重建精度,该文提出了一种基于同步辐射光源的双能CT成像方法,并对相干光的后处理重建算法进行了研究。同步辐射光源具有一系列的优势。使用不同物质进行双能CT成像数值模拟可以发现：采用同步辐射光源进行...     

基于代数方法的二值图像重建研究

以血管截面图像的二值重建作为研究对象，着重讨论了基于代数重建方法（Algebraic Recon-struction Technique,ART)下的算法实现问题，主要内容包括提高重建速率及改善重建质量，即简化ART权因子，缩短算法迭代时间；利用被重建对象为二值的先验特点，对重建结果加以后处理，模拟实验结果证明，这种方法应用于旋转DSA（数字减影血管造影术）的心血管重建中，在保证质量的前提下，可以极大地降低所需投影的个数。     

一种三维物体的测量方法及其应用

介绍了一种仅使用一台CCD摄象头的低成本三维视觉测量方法。将结构光投射到由转动系统带动而旋转的三维物体上,经图象采集后,计算机求出三维物体的表面深度及各点的空间坐标,其数据用于计算机辅助雕刻及非规则形体的表面测量和加工。     

层析γ扫描技术研究

层析γ扫描技术是放射性材料无损分析技术中最先进的分析技术之一,能够准确定量测量密闭容器内中、高密度非均匀介质中的放射性核素及其含量,它是核设施中可回收物以及核废物测量分析的主要方法.本文较先在国内开展了层析γ扫描技术的研究,对该技术所涉及的探测效率刻度、透射测量图像准确重建和发射测量图像快速重建三个关键技术进行了计算机模拟研究和实验研究.采用蒙特卡罗方法对层析γ扫描装置的探测效率进行刻度;针对透射测量图像重建,创建了一种新的图像重建算法;针对发射测量图像快速重建,提出线衰减校正因子的计算公式,并采用＂预运算＂方法,显著提高了发射图像的重建速度.计算机模拟研究和实验研究结果表明：应用本文提出的图像重建算法,层析γ扫描透射和发射图像重建值与参考值的相对均偏差小于10%,能够满足层析γ扫描装置的实际需要,更好地解决了层析γ扫描技术中的三个关键技术,为我国层析γ扫描装置的研制奠定了基础.