锥束CT系统几何参数校正的解析计算

为了解决锥束计算机层析成像(computedtomography,CT)系统几何参数偏离设计值影响重建质量的难题,提出了锥束CT系统几何参数校正的解析计算方法。该方法只采用简单假设和模型,获取少量投影即能解析计算出锥束CT系统几何参数。仿真和实验结果表明该算法的计算精度高,关键参数旋转中心的投影坐标偏差小于0.1个像素;误差分析表明该算法的鲁棒性好。该方法容易实现,具有较高的工程实用价值。     

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.     

基于交比不变和间距比不变的线阵相机畸变标定方法

基于线阵相机双目视觉成像技术可有效检测汽车底盘异物,保证人员安全。但相机畸变影响几何量测、三维重建精度。并且由于线阵相机与面阵相机的成像模型不同,造成适用于面阵相机畸变校正算法无法直接运用在线阵相机当中。通过研究面阵相机的畸变成像模型,结合线阵相机的成像特点,推导出线阵相机的畸变成像模型。利用交比不变性和间距比不变性,结合线阵相机的畸变成像模型,建立二元畸变方程组;并利用等间距条形标靶获得相应参数。最后对新方法进行了真实图像校正实验,证明该方法畸变标定简单易行,有效。     

微型CT中X射线散射影响

为了评估了小动物锥束微型计算机层析图像(micro-CT)中低能X射线散射的大小和对系统成像结果的影响,该文引入了散射率(scatter-to-pri mary ratio,SPR)的概念。采用主射线终止法计算X射线散射率大小,并利用外推拟合法估测直径为0 mm阻挡物的散射值。用铅板制成的狭缝改变系统成像的锥角大小,讨论了锥束micro-CT中锥角大小与散射率的关系。直径40 mm的均匀树脂模型用来模拟小鼠,当锥角分别为0.247°和5.67°时,X射线散射率分别为4.78%和27.58%。讨论了散射对重建图像均一度和对比度的影响。     

大视场CMOS相机图像的畸变校正

由于光学成像系统存在着非线性误差,大视场CMOS成像相机获取的图像会产生较严重的几何畸变.为了改善其图像质量,必须对其进行畸变校正.分析了畸变校正的思路,建立了畸变校正的模型,并通过对标准正方形网格成像的办法进行曲线拟合得到所需的校正系数,然后利用最近邻点法和双线性插值法分别对失真的网格进行校正.对比其校正效果,可以看出采用双线性插值法时,网格的直线形状保持较好,图像质量比最近邻点法时有所改善.最后对CMOS获取的图像进行校正,获得了较好的校正效果.     

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.     

视觉系统光学渐晕效应非线性补偿方法

视觉系统在工业生产等领域的应用越来越广泛,而光学渐晕效应直接影响着成像系统采集图像的质量,进而影响了视觉检测的精度。该文提出了一种光学渐晕效应非线性补偿方法,基于对渐晕效应的原理分析,定义了图像的相对曝光量,利用耦合采样解耦重建的方式,求解相机响应函数,构建渐晕效应补偿模型对图像进行渐晕效应校正,从而保证光学系统成像质量。实验结果表明:该方法具有可行性,能够有效消除镜头的渐晕效应,为视觉检测系统的高精度检测提供了保障。     

岩心图像采集中的失真研究与校正

建立了岩心图像采集系统中摄像头成像的几何模型,并分析了采集头失真产生的原理,针对该系统存在的两种主要的几何失真提出了基于几何变换和线性补偿的校正方法,并推导出了坐标变换公式.实验表明:该校正方法能够对采集得到的岩心图像进行有效校正,满足后期处理分析对图像的要求,在工程上具有较高的实用价值.     

基于控制点鲁棒提取的视觉成像畸变校正方法

基于控制点的摄像机视觉成像畸变校正过程中,控制点自动提取困难且误差较大,因此难以实现动态图像的在线准确校正.针对目前控制点提取校正方法的局限性,提出了基于鲁棒性好的控制点匹配提取校正方法.该方法在实现控制点的自动、精确、鲁棒提取的基础上,建立畸变图像与原始图像的最优次数多项式映射模型,并结合双线性插值运算对图像进行校正.该校正算法应用结果表明:该方法在图像识别系统中实现了快速、精确的图像畸变校正,校正误差为0.037像素.     

基于计算机仿真的双能液体安全检查系统校正方法

双能液体安全检查系统采用CT成像方法,能够获得被扫描物体的原子序数和电子密度信息,具备物质识别能力,能准确排查出行李中所含液体的违禁品和危险品,相比于只提供衰减系数信息的传统成像方法有着突出的优势。然而,金属容器存在的情况下,重建出的原子序数图像中存在较大的误差,给物质识别造成了困难。该文提出了一种针对金属容器问题的校正方法:首先,进行初始重建,从重建图像中估计出容器的形状和位置参数;然后根据参数设置投影模型,采用计算机仿真技术,获得容器的光电系数积分和Compton系数积分的估计值;最后,分离出液体对应的光电系数积分和Compton系数积分,消除了金属容器的影响,重建出液体的原子序数和电子密度。实验证明,这一校正方法能有效地降低重建误差。以铁容器装水情况为例,进行了多组实验,经校正后,原子序数相对误差由高于14%降低为低于2%的水平。     

在SPECT上取得人体透射图像的方法

为使人体对γ射线的衰减造成核医学影像的失真和定量误差得到校正 ,在用于发射成像的单光子发射断层扫描机 (SPECT)上安装偏置的线源和平行缝准直器 ,可以获得倾斜的扇形束透射投影。这项构想在三探头 SPECT系统上进行了实验 ,取得了清晰的透射投影。使用 3种方法重建出衰减系数分布图 ,证明倾斜扇形束投影作 36 0°扫描能解决数据截断的问题 ,为这种特殊的投影几何结构推导的公式能够准确地重建出断层图像     

一种视频测井图像畸变校正方法

根据侧向多镜头视频测井装置获取图像的原理,提出了基于空间坐标变换的图像畸变校正方法.该方法首先通过畸变图像与校正图像之间控制点对的映射关系建立几何畸变模型,其次根据多项式拟合公式实现畸变图像的校正,最后通过双线性插值算法对图像进行灰度重建.通过采用直接和间接两种空间坐标变换方法对畸变图像进行仿真校正处理,结果表明,间接法校正图像的准确度高,像素过度平滑,满足了测井图像的精度要求.     

双相机结构光系统中两相机定标与映射计算

研究双相机结构光系统中两相机图像的对应关系，基于结构光系统平面约束DLT模型，分析了两相机成像的对应关系，推导了两相机图像映射计算公式，提出了双相机结构光系统中两相机的定标算法，实验结果表明此算法可以达到较高的精度，证明了分析的正确性。     

一种确定三维锥束CT精确重建域的方法

三维锥束CT精确重建是近几年图像重建领域的研究热点,完全条件、源点轨迹和重建方法是精确重建的主要研究内容。在已知源点轨迹形状和尺寸的情况下,确定物体精确重建的区域,是一个在实际应用中需要解决的重要问题。基于3D Radon变换的性质和三维锥束CT精确图像重建的一般公式,提出了一种在锥束源点轨迹给出之后确定物体精确重建域(ERR)的方法——“Radon壳图解法”。该方法使原有分析复杂轨迹ERR的工作大大简化,且更加直观、有效,使精确重建方法向实际应用又前进了一步。     

基于同心圆轨道的锥形束CT重建算法

由于基于圆轨道锥形束 CT(com putertom ography)重建算法 (如 FDK算法 )只有在小锥角的条件下才能得到比较好的重建质量 ,因此在实际应用中时受到很多的限制。该文利用外推的思想提出了一种基于同心圆轨道的锥束 CT重建算法。利用不同半径的同心圆轨道对物体重建两次 ,并根据平方反比关系 ,利用两次 FDK算法重建结果的差异估计出真实值和重建值的差异 ,然后利用这个差异来修正重建结果。得益于这个修正 ,该算法可以很好地抑制FDK算法由于锥角变大引起的伪影。仿真模拟结果表明 :该算法对高对比度和低对比度物体锥束重建的锥角使用范围比 FDK提高 1～ 3倍     

一种广角镜头成像几何畸变校正算法实现

由于成像光学系统固有的特性,以及镜头成像平面与物体平面存在的倾斜角和转角,使得获取的图像存在着非线形几何畸变,在对图像进行定量分析和检测之前,必须消除这些畸变。为此,本文提出了一种以校正径向几何畸变为主的非线性校正方法,讨论了控制点的选取原则,建立了三次多项式的畸变校正模型;分析了不同灰度重建方法的特点,进行了仿真实验,校正结果良好,在成像测量应用中有很好的实用价值。     

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.     

探测器偏置CBCT系统加权校正重建方法

锥束CT(CBCT)以其灵活的扫描和极低的辐射剂量在医学检查和局部组织成像中得到了广泛应用。为了降低其硬件成本、减少扫描剂量,CBCT可以采用探测器横向偏置的扫描结构,在保证合适的FOV(fieldofview)的同时减小所需的探测器尺寸。但是,这种扫描模式带来了投影数据横向截断问题,直接采用传统滤波反投影方法进行重建会引入较为严重的截断伪影和重建错误。该文针对这一问题进行分析,提出了一种投影数据加权预处理的重建思路和解决方案,在传统的滤波反投影方法中针对数据冗余区域进行加权处理,保证处理后投影数据的平滑连续及反投影系数归一。使用颌部数值模型进行了锥束CT三维投影和重建验证,对不同的探测器偏置截断情况进行了研究。实验结果表明:相对于全尺寸探测器,当探测器横向尺寸减小约30%以下时,该方法可以十分有效地降低探测器偏置导致的投影截断对重建的影响,重建结果与全尺寸探测器接近。该重建方法简单高效,针对部分偏心放置的平板探测器CBCT系统有着较强的实用性。     

环境与灾害监测卫星红外相机图像地球自转引入的畸变校正

红外相机在卫星绕地球飞行获取遥感图像时,地球也在进行自转.同一幅图像内不同条带的成像时间不一致,将会导致条带间的几何错位,即地球自转引起的几何畸变.在对红外相机成像方式及地球自转模型进行分析的基础上,给出了消除地球自转影响的方法,并进行了校正.     

图像重建中X射线投影模拟的常用方法

锥束CT是目前医学成像领域研究的热点.在CT图像重建算法研究和比较过程中,第一步工作就是获取投影数据.该文为正在研究CT的工作者或即将步入CT领域的研究者提供几种在图像重建中X射线投影模拟的理论方法,对这几种方法进行了比较详细的理论推导,讨论了它们各自的适用条件,在计算机上模拟实现并比较了它们在获取投影数据方面的优劣.结果表明,在物体形状规则且密度分布均匀的情况下,解析法与矢量法能获取真实投影,而在物体形状不规则和密度分布不均匀的情况下,离散法的效果也可以接受.