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。     

准直器对改善X射线CT中散射效应的作用

本文讨论扇束CT扫描器中使用准直器(collimator)对x射线散射效应的作用,对均匀衰减的柱体模型给出了散射比(检测器检测到的有准直器时的x 射线散射量与无准直器时的x 射线散射量之比)与准直器参数和检测器位置的关系式.计算机模拟的结果说明,在第三代CT 扫描器中采用准直器,是改善重建图象质量的简单有效的方法.     

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.     

不完全扇形投影数据的图像重建算法研究

针对ＣＴ实际应用中存在不完全扇形束投影数据的图象重建问题，提出了最大熵积分递推算法，应用该算法对多种数据丢失情况进行了实验研究，并与卷积反投影法进行了对比。     

不完全扇形投影数据的图象重建算法研究

针对ＣＴ实际应用中存在不完全扇形束投影数据的图象重建问题，提出了最大熵积分递推算法，应用该算法对多种数据丢失情况进行了实验研究，并与卷积反投影法进行了对比。     

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     

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.     

基于有序子窗搜索的非局部约束稀疏角度锥束CT重建算法

为了在稀疏角度扫描条件下更好地去除重建图像中的条状伪影和保留细节信息,将非局部先验引入锥束CT重建.基于有序子集投影划分思想,提出了有序子窗搜索算法,用以解决锥束CT迭代重建算法中非局部先验计算量过大的问题.该算法将每一个体素的搜索窗划分为M个不重复的子窗,每次迭代中选取不同子集元素计算非局部先验约束.实验结果表明,通过非局部先验约束,可以获得质量更好的重建图像.而且无论是在主观视觉效果方面,还是在峰值信噪比和结构相似性指标等客观评价指标方面,有序子窗搜索算法和传统非局部算法的重建结果均无明显差别,但前者可以明显降低先验项的时间复杂度.     

CT技术及其在地球物理学中的应用

CT(Computerired Tomography)是一种用来获取物体内部某一选定平面的图象的方法,在医学界通常把CT叫计算机断层扫描,在进行了多平面的扫描之后,可以构筑物体内部的三维图象。CT是使用数字计算机利用穿透物体内部的辐射量的测量值来重建一幅清晰的内部图象。当辐射穿过物体之后可把物体内部的密度信息带到物体外部来,通过测量穿过物体后的波的各种参数,并使用正确的方法反演,就可重建物体内部的结构图象。重建图象应该具备在庞大维数和空间的数学环境中处理问题的能力,并能有效地使用数字计算机。此方法的理论依据是线性迭代、最优化理论和数字化分析,并着重叙述了一种叫ART3的CT方法。通过对国际上有关CT技术的一批最新研究成果的综合和分析,阐明了CT技术应用于地球物理中的可能性、现状及其前景。作者根据CT原理编制的FORTRAN程序在DUAL68000计算机上进行了扫描成象的模拟计算,其结果与预期值取得了较好的一致,在一定程度上验证了ART3方法的有效性。     

一种用于CT偏置扫描重建的指数型加权函数

针对计算机层析成像(CT)偏置扫描滤波反投影(FBP)重建算法中加权函数形式复杂、抑噪性能不足的问题,该文提出了一种形式简洁、连续光滑的Sigmoid指数型加权函数。通过对偏置重建过程进行Fourier变换,推导得到加权函数对白噪声的频域响应余项,相较Parker、Wang这2种加权函数,该文函数频域响应余项的高频部分幅度更低。该文分别进行了扇形束与锥形束几何在无噪声和有噪声情况下的偏置扫描仿真实验,重建图像采取主客观相结合的方法进行评价。结果表明:在理想无噪声条件下,3种加权函数重建图像无显著差异;在有噪声条件下,该文函数重建图像整体平滑、边缘锐利、对比度突出;F-范数、均方差(MSE)、对比度噪声比(CNR)这3项指标均有改善。相较Parker与Wang函数,该文函数形式简洁且抑噪性能更为优异。     

液-固两相系中超声层析成像实验研究

基于几何声学原理,应用半柱面晶片超声换能器发射扇形束超声波,设计了环形超声换能器阵列,搭建了多通道同步数据采集系统,形成了一套透射式超声层析成像测试装置.研究了二值逻辑反投影图像重建算法,此算法和测试装置构成了透射式超声层析成像系统,对聚四氟乙烯隔板和圆柱体进行实验.图像重建结果表明,该系统能够定位成像物体的位置,确定其大小和形状.将单个圆柱体二值反投影算法的重建图像与设定值比较,成像误差小于6%.     

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。     

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.     

电子扇形扫描超声波断层装置的试验发射装置

近几年来,国外已制成多种超声波断层装置,用以实时地显示人体內脏的图象,借以诊断疾病。其中利用电子扇形扫描原理制做的超声波断层装置显示心脏图象可诊断多种心脏疾病,同时对检查胰脏胆囊疾患、肿块、妊娠也有一定价值。本文着重介绍实现电     

锥形束X线直接体积成像的理论研究

对由锥形束Ｘ线投影重建体积数据的直接体积成像方法进行了理论研究，提出了基于Ｒａｄｏｎ变换的体积成像几何结构的完全性条件，构造了基于中间函数的体积重建算法。在不同的成像结构下得到了直接体积重建的计算机数值仿真结果，理论研究表明，锥形束Ｘ线直接体积重建对开发新一代体积扫描装置具有重要的意义．。     

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.     

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.     

检测器响应和投影取样对CT重建图象对比度的影响

至今为止所有关于CT重建图象的算法中,都假定检测器响应是理想的.事实上物理可实现的检测器响应不可能是无限的,而且实际获得的投影数目也是有限的,这两者都是影响重建图象质量的重要因素.本文着重讨论它们对重建图象对比度的影响,我们给出了理论分析,在假设有两个中心位于图象空间原点的高斯分布的物体的情况下,推导出了中心点对比度与检测器响应参数和取样参数的一个关系式,并且给出了计算结果.所得的曲线是在坎特伯里大学电子工程系VAX—11/750计算机的绘图仪上画出的.     

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。