基于最优投影逼近法的X射线硬化校正

射束硬化是导致CT重建图像下降的物理原因之一.该文分析了射束硬化校正的常用方法,比如线性化方法、基于原始投影正弦图的校正方法,并在此基础上提出了一种适用于非圆形检测对象的最优投影逼近法.该方法将射线穿透距离最短的扫描角度作为最优投影角度,将该角度下的原始投影作为校正标准,并建立硬化校正方程,通过牛顿迭代法解得各个投影角度下的校正值.实验结果表明,采用本文方法进行硬化校正后,由射束硬化引起的杯状伪影得到较好地抑制.该方法具有自适应性,执行效率高,并且可以推广到多材质扫描对象的硬化校正.     

基于投影修正和POCS的图像超分辨率重建

针对超分辨重建技术中传统POCS图像重建算法存在的Gibbs效应问题,提出一种采用投影修正机制抑制Gibbs效应的图像超分辨率重建算法.首先针对初始图像采用方向差分方法获得图像的边缘约束算子;随后在每一次的迭代重建过程中,结合前后重建结果的差值和边缘约束算子设计投影修正算子,并对残差阈值和点扩散函数分别进行修正,从而获得修正后的数据一致性投影过程;最后利用修正的投影过程获得最终重建图像.试验结果表明:改进算法具有较好的峰值信噪比,并且有效抑制了Gibbs效应,具有较好的应用前景.     

一种射束硬化伪影校正方法

提出了一种医用CT图像射束硬化伪影校正后处理算法。CT扫描机扫描得到的投影数据重建CT图像,对此图像进行分割,得到仅包含高密度物质的图像。分别对原始图像和高密度物质图像进行投影,并对投影数据进行校正。使用校正后的投影数据进行图像重建,得到包含校正信息的校正图像。对原始CT图像,使用校正图像进行CT值校正,得到校正后的CT图像。通过实验,验证了该后处理校正算法的有效性和稳定性。     

基于投影空间的CT射束硬化校正方法

针对医用X线CT成像系统的多色能谱X线在成像过程中出现的CT图像硬化伪影,会降低图像质量,干扰诊断等问题,需要对CT硬化伪影进行校正.本文对于单介质水和水骨混合物分别提出了一种基于投影空间优化的多项式拟合校正方法.首先,构建投影校正模型和理想投影模型;然后,将构建的投影校正模型与理想投影模型做对比,差异最小时确定校正系数;最后,把校正系数代入投影校正模型中再重建图像.经仿真实验结果表明,所提出的多项式拟合校正方法能够很好地去除CT硬化伪影,提高图像精度,对CT的精准定量分析具有重大意义.     

结合Prewitt算子和旋转投影的纸币图像倾斜校正法

纸币图像的倾斜会严重影响其中字符识别的精度,为此需要在字符识别前对纸币图像进行倾斜校正.基于Prewitt算子和旋转投影提出一种新的纸币图像倾斜校正法.该方法采用水平边缘检测、垂直边缘检测以及旋转投影求取纸币图像的水平倾斜角度和垂直倾斜角度,然后对水平倾斜的纸币图像进行双线性插值旋转校正,对垂直倾斜的纸币图像进行双线性插值错位偏移校正.另外,考虑到实际应用中获取的纸币图像的倾斜情况,为保证方法的实时性,水平倾斜角和垂直倾斜角均限定在10°以内.校正结果表明此方法效果较为有效.     

基于冗余表达的CT图像中金属伪影校正

针对CT图像中存在的金属伪影,提出了一种新的基于冗余表达的校正方法.首先分割出CT图像中的金属区域,将其投影得到金属投影区域;然后从原始投影数据中去除金属投影区域部分的投影数据;最后利用冗余表达的算法恢复金属部分的投影数据,经过滤波反投影后,重建出校正后的图像.校正结果显示,本方法对含有多块金属模体的重建图像的金属伪影有较好的校正效果.     

基于 Sobel算子与旋转投影的纸币图像倾斜校正法

纸币图像的倾斜会严重影响其中字符识别的精度,为此,需要在字符识别前对纸币图像进行倾斜校正。采用Sobel算子和旋转投影来进行纸币图像的倾斜校正。首先使用Sobel算子和旋转投影来获取倾斜纸币图像的倾斜角度,然后采用双线性插值对纸币图像进行水平旋转校正和垂直错位偏移校正。同时,综合考虑了实际情况和校正的实时性,并规定水平倾斜角和垂直倾斜角都不大于10°。从实验结果来看此方法校正效果较为明显。     

利用投影最小距离的车牌校正优化算法

提出一种利用字符投影最小距离进行的车牌校正方法.该方法根据车牌垂直旋转计算字符区域在垂直坐标轴上的投影,利用投影的最小距离获取垂直倾斜角度;根据车牌水平错切计算字符区域在水平方向投影,利用投影最小距离获得水平错切角度;最后进行仿射变换,并利用双线性插值对图像进行校正.校正过程中,采用折半查找和记录校正角度,最后利用原始图像校正一次获得结果图像来优化算法,以减少计算次数和毛刺的产生.该方法不依赖车牌边框特征,抗干扰性强.实测车牌图像证明,该方法具有较高的鲁棒性和工程实用性.     

基于卷积神经网络的能谱CT射束硬化伪影抑制方法

X射线能谱CT探测器可以通过一次扫描,对两个不同的能量区间进行图像重建,由于重建算法基于单色X 射线源的假设,低能量重建图像会存在明显的射束硬化伪影. 为此提出了一种用于校正射束硬化伪影的卷积神经网络结构,使用大规模的体模样本进行训练:利用低能和高能重建图像共同作为网络输入以提取伪影特征,通过最小化输出和无伪影图像之间的均方误差来对低能图像进行校正.在两种不同能谱组合中的测试结果证明了该方法可以在保留物质结构特征的基础上抑制射束硬化伪影,校正后低能图像的峰值信噪比大约提高了20 dB.     

基于投影加权的多能光子计数X线CT全能谱图像重建改进方法

为了提高多能光子计数X线CT全能谱重建图像的对比噪声比,提出了一种基于投影加权的图像重建改进方法.首先,针对包含不同对比材料的3种模体进行投影仿真,获得包含泊松噪声和高斯噪声的投影正弦图;然后,从投影正弦图中提取噪声信息,构造关于权重的对比噪声比优化函数;最后,求解出使对比噪声比最优的权重,利用该权重进行投影加权图像重建,并对重建图像进行评估.实验结果表明:与当前仅考虑泊松噪声的基于投影加权的图像重建方法相比,对于含钙材料的模体,利用改进方法可明显提高重建图像的对比噪声比;对于含碘材料和等效软组织材料的模体,利用改进方法重建的图像对比噪声比则无显著统计差异.     

基于单成分被测物体的射束硬化校正算法

经典的CT重建算法基于X射线源为单色源的假设,而实际上由于工业CT机或医用CT机的X射线是多色的,通常只能得到多色投影数据。若直接用多色投影数据来重建图像,就会出现射束硬化伪迹,这种硬化伪迹如果不校正就会影响医学诊断和工业检测的结果。本文通过对计算机断层成像中射束硬化产生的原因分析,给出了基于单成分被测物体的射束硬化校正算法,并对算法进行了数值模拟。     

具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法

为提升磁性纳米粒子三维成像和重构速度,降低三维重构对采样投影数据完备性要求,针对含噪声投影数据三维重构优化问题,本文提出了一种具有噪声鲁棒性的三维磁性纳米粒子成像快速重构方法（noise-robust 3D sparse sampling magnetic particle imaging,3D NRSS-MPI）. 该算法通过求解一个由MPI投影成像正向模型l₂范数和稀疏正则约束建立的凸优化问题实现3D MPI图像重构. 模型不受MPI扫描轨迹限制,为不断发展的MPI新技术提供了普适性的基础模型;建立的三维全变分稀疏算子（3D total variation sparse operator, 3D TV Sparse Operator）利用MPI先验信息提升含噪MPI投影数据三维重构的鲁棒性,且可以进行无矩阵运算,大幅提升了运算效率. 通过点源和冠状血管模型成像实验表明,在1/4欠采样下,本文3D NRSS-MPI方法可以有效消除重构图像星状伪影,获取较高的图像信噪比,同时冠状动脉重建结构相似性超过0.701,可以准确地对欠采样、有噪声的MPI数据进行快速而稳健的重建,有效缩短了4倍成像和重构时间.      

Dual Energy CT Imaging in Cone-Beam Micro-CT for Improved Attenuation Coefficient Measurement

In order to improve micro-CT’s capability of accurate quantification of linear attenuation coefficient μ, a dual energy method was developed to correct beam hardening artifacts caused by the polychromatic spectra of X-ray tubes. In this method, two sets of scans, taken at different energy levels, were combined to create a synthetic monochromatic image. A physical polychromatic model of μ in dual energy imaging was developed with an iterative method to solve the model for a few selected pixels. To find a high-speed and effective computing approach, the physics model was approximated by a polynomial function of the measured intensities. The method was tested on a PMMA-aluminum phantom and CaCl2 admixtures. The results show that streak and cupping artifacts are completely eliminated and that the measurement of the reconstructed attenuation coefficient μ is observed to be over 95% accurate.     

基于正弦图分区修复的稀疏角度CT重建算法

针对稀疏投影CT重建图像中的条形伪影问题,提出一种稀疏表示与低秩矩阵填充相结合的正弦图分区修复方法.首先,将正弦图子块依据灰度熵大小分为两类;然后,采用字典学习算法修复边界区域的正弦图子块,为了保留正弦图的内部结构,设计一种联合修复模型用于内部子块的修复,将正弦图的低秩特性融入稀疏表示模型中,以便引入非局部信息;最后,组成完整的正弦图并经滤波反投影(FBP)重建获得最终图像.实验结果表明,与经典算法相比,该算法在投影域与图像域皆有较优表现,能够较好地修复正弦图的结构,明显改善稀疏重建图像中的条形伪影及结构模糊问题.     

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.     

基于投影的CT图像金属伪影非线性权重校正

为抑制计算机层析造影(CT)系统重建图像中出现的金属伪影,提高图像的质量,采用一种基于金属投影非线性权重衰减的方法进行校正。对原始的投影直接重建,在得到的图像中利用阈值分离出金属区域,并重新对该金属区域进行投影,便得到原始的投影中金属投影的区间。只对该金属投影进行合适的非线性衰减。再用传统的滤波反投影方法重建图像。数值模拟表明,该方法不但能基本消除由射线硬化和射线剧烈衰减而引起的金属伪影,而且能保留金属信息,同时能增强金属区域不同部分之间的对比度,使得重建图像的质量得到很大的提高。该算法计算复杂度较小,实现简单,具有较高的实用价值。     

CT三代扫描旋转中心偏离的卷积反投影算法

讨论了卷积反投影算法实现CT图像重建时，被测工件旋转中心偏离理想重建中心的工程问题。在于理想卷积反投影重建算法理论，推导出相应校正偏离的卷积反投影算法，并引入单象素工件模型估计偏离参数。根据偏离幅度给出了理想重建算法适应的范围，仿真结果证明了校正算法的有效，利用校正算法消除了由旋转中心偏离造成的伪影，提高了图像分辨率。     

基于二维尺度维纳后滤波器的SFCW-MIMO雷达成像伪影抑制方法

为了抑制传统后向投影成像方法产生的伪影,提出了一种基于二维尺度维纳后滤波的伪影抑制方法。首先,针对步进频连续波MIMO雷达,将频域BP成像方法建模为一个二维无失真波束形成器;然后,利用带尺度因子的二维维纳后滤波器使波束形成结果的均方误差最小;最后,分析了尺度因子对单目标和多目标成像性能的影响。现有基于相干因子(CF)的伪影抑制方法仅是所提方法具有不同尺度因子时的特例。通过选择适当的尺度因子,该方法可以克服CF方法的一些局限性。仿真结果表明,所提方法在距离向和方位向都能有效地抑制成像过程产生的伪影。