利用投影数据重排进行锥形束体积重建的改进算法

针对锥顶轨迹为单圆的锥形束体积重建问题,提出了一种基于平板检测器的T-FDK算法．不同于传统的FDK算法,该算法首先将锥形束投影数据重排为倾斜平行投影数据,然后再经过加权滤波和反投影重建,最后重建出待测物体的三维结构．数据仿真实验结果表明,该算法在保持与传统FDK算法有相同的计算复杂度的同时,重建图像的质量有了明显的提高,可以确保在较大的锥角范围内获得满意的重建图像．因而该算法在医学成像和无损探伤等领域具有重要的实用价值．     

倒置结构断层CT的重建算法

与传统的Ｘ线透射成像相比,倒置式Ｘ线透射成像结构有着投影数据信噪比高的优点,可提高透射图像的密度分辨率．提出了倒置结构断层计算机层析成像术（Ｃｏｍ ｐｕｔｅｄ Ｔｏｍ ｏｇｒａｐｈｙ,ＣＴ）的概念,针对平行束和扇形束投影两种情形,给出了倒置结构断层ＣＴ的完全重建条件及重建算法,并就仿真模型进行了计算机模拟．结果表明,倒置结构断层ＣＴ在极大地减少康普顿散射对成像质量影响的同时,仍然获得了比较好的重建结果．     

融合白质功能信号的DWI纤维优化重建

磁共振弥散加权成像(DWI)可对大脑白质纤维束的结构连通性进行无创研究,其主要方法为DWI纤维重建.并且基于DWI的结构连接常常与基于功能磁共振成像的功能连接相结合,以得到纤维重建的最优路径.本文提出一种融合白质fMRI,将功能信号作为先验信息进行DWI纤维全局优化重建的方法,获得表征描述特定功能结构的最优纤维路径.实验结果表明,加入fMRI功能先验信息的优化方法可重建出具有功能意义的白质纤维束,较之现有的纤维重建方法具有更高的可靠性和鲁棒性.     

高性能纤维束横向压缩变形机理

基于同步辐射X射线显微断层成像技术,采集纤维束内部图像,经过计算机后续处理得到纤维束截面二维图像,分析了纤维束横向压缩变形机理,研究5种不同压缩应力下纤维束体积分数、分布状态、接触点数目的变化情况.研究结果表明:纤维体积分数与压头-压槽耦合后的面积几乎呈线性关系;纤维分布随应力增加趋于均匀;通过对纤维束内部接触点数目的统计,得出了纤维体积分数-接触点数目的拟合公式.     

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     

基于相机模型的锥束CT重建误差校正

该文对存在几何误差的锥束计算机层析成像(CT)的图像重建校正方法进行了研究。该文将锥束CT系统看做针孔相机,因此相机的成像模型可以用来修正三维体素与二维投影之间的映射关系。将该映射关系带入到重建算法中,就可以对存在误差的锥束CT进行有效的重建,提高重建图像的质量。计算机视觉中的相机标定技术被用来构建成像模型。该技术的可靠性保证了本文方法的精度和鲁棒性。仿真和实际系统实验表明:本方法可以在图像重建过程中对锥束CT中的几何误差进行有效的校正。     

一种通用的X射线锥形束投影生成算法

为了排除投影测量过程中的随机因素，更好地进行重建，提出了一种通用的X射线锥形束投影生成算法。首先将几何模型离散化为三维数组，然后沿着穿过模型的每条射线利用三维性插值法计算线积分，只要将几何形体进行离散化，就可以使用通用的子程序计算投影。这种算法不仅易于扩充，而且能够处理不规则和内部密度不均匀的物体。模拟实验得到了满意的结果。该算法为后续的重建提供了良好的基础。     

垂直地震剖面高斯束法偏移成像

为了提高垂直地震剖面（VSP）成像质量,首次将高斯束偏移方法应用于VSP观测系统。给出了基于共炮点道集的VSP叠前高斯束偏移算法,在计算高斯束参数时,若相邻高斯束中心射线超过一定距离,则采用波前重建方法,更好地解决了阴影区问题,计算效率也提高了2倍。模型试算和实际资料处理证明了高斯束偏移应用于VSP成像的可行性和有效性。     

基于平行PI线段的平行束CT重建

为了研究基于PI线段的反投影滤波重建方法在CT(computed tomography)系统中的应用,提出了一种基于平行PI线段的简化的平行射束重建算法。该算法首先对平行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平行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,该简化算法能够进行精确重建,可以应用于实际的CT系统。     

基于采样点曲面重构的拓扑算法的研究

针对带噪声点的点云数据提出了一种曲面重构的新算法,称为TSR Topological Surface Reconstructor(拓扑曲面重构算法).这种算法避免了在很多重构算法中一般使用的如单元格标记以及距离函数近似的大量计算.定义在Delaunay四面体拓扑元素中的一个离散的Morse函数可以计算一个算法所使用的离散的梯度域,决定哪些面属于多面近似.离散Morse理论为该种方法提供了基础,它为算法提供了一个拓扑框架来导出一个曲面的分段线性近似.最后提供了一些重构的结果,并把TSR的性能与其它某些点集重构算法进行了比较.     

基于GPU并行处理的地形三维重建技术研究

介绍了一种基于GPU(Graphic Processing Unit)并行处理的地形三维快速重建算法。该算法利用分而治之的思想,基于CUDA编程框架,首先计算每一点的邻域信息,并在其切平面上进行局部的三角剖分,然后合并形成最终的地形网格。实验结果表明,基于GPU并行化处理的三维重建算法高效、稳定,可以快速的实现结构复杂的大规模地形的三维重建。     

基于体数据变形的自适应移动立方体算法的研究

 移动立方体（Marching Cubes）算法是一种经典的三维重建方法,但是对采样稀疏的体数据进行重建时,不能满足所需的精确度要求。提出了一种基于体数据变形的自适应移动立方体算法。该算法通过自适应地改变体素顶点的位置,使得体素包含更多的图像信息从而使体素内的三角面片更加逼近等值面;同时,采用了区域增长策略对体数据进行分割从而避免了对整个体素空间的运算;对算法的并行优化提升了算法的三维重建效率。实验证明使用该算法对稀疏体数据进行三维重建,提高了重建的精确度,并且保证了重建的实时性与交互性。     

基于逼近体积最小准则的最佳三角剖分研究

研究工程中大量散乱数据的三角剖分 ,提出了基于逼近曲面体积误差最小的最佳三角剖分准则 ,为了快速得到满足此准则的三角剖分 ,给出了启发式搜索算法和该算法在实际曲面重构应用中的一个实例 .结果表明 :重构的结果较好 ,且三角剖分的拓扑保持一致     

一种改进的多帧图像超分辨率重建算法

文中构建了超分辨率重建图像的一般框架.在对图像模糊的不确定性和复杂性作一定限制条件下,讨论采用最小二乘方规整化方法重建除运动外其它因素引起降质的低分辨率图像;并进一步提出了采用改进的递归最速下降迭代算法实现多帧图像的超分辨率重建.计算机模拟结果表明,该方法具有较好的重建图像质量.     

基于投影的断层间多连通物体轮廓表面重建

提出一种基于轮廓投影关系判断的断层间多连通轮廓的表面重建方法,在分析轮廓投影关系特性的基础上,建立了“连接表面投影区”;在连接表面投影区域内,利用距离函数生成过渡区域的体数据,进行表面重建的计算;并可根据需要进行插值计算,生成分辨率较高的体数据;最后对MT算法进行改进,抽取等值面,完成物体的表面重建,该方法缩短了体数据的构造时间,加快了整个表面的重建速度,保证了重建表面的正确性。     

医学体数据三维重建的体绘制加速算法研究

研究有效的体绘制加速算法.在抛雪球法的基础上,采用提取最近表面体素的方法实现加速.提出新的分割方法,以体素原有的灰度值作为颜色值的3个分量,将所有体素的不透明度设为0.9或1.0,结果表明,加速算法能满足显示要求且加速作用明显.该加速算法结合了表面绘制方法和体绘制方法的优点,但只适用于不透明物体的重建显示.     

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FPGA的DVI视频发送器设计

针对DVI视频传输的广泛应用,介绍了TMDS的链路结构和编码算法.并针对目前同类设计的不足,提出了一个符合DVI1.0规范的基于Xilinx SPARTAN-6 FPGA的DVI视频发送器的实现方案.该方案通过合理利用芯片原生的TMDS I/O接口、内置的时钟网络和高速并串转换器,基本满足了常见视频显示的要求,达到了利用更少的系统资源实现更高性能的目的.     

三维地层模型及可视化技术研究

体元构造是三维地层建模的核心。针对地质体的层状结构特征，利用平面不规则三角网，构造三棱柱体元；指出：三棱柱体元的分解与剖分是模型切割重构的关键之所在。在此基础上，通过OpenGL技术实现三维模型的可视化。最后，结合东深供水改造工程，进行了三维地层模型构建及可视分析工作。