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。     

基于FDK反投影权重的锥束DSA重建算法

针对锥束数字减影血管造影成像系统(DSA)锥角增大而导致锥束伪影严重的问题,提出了一种基于FDK的反投影权重锥束DSA重建算法.分析了圆扫描轨迹远端伪影的成因,针对短扫描阴影区域导致的Radon空间数据缺失,提出了一种距离变量的反投影权重函数,并将其作为约束条件引入到FDK算法中,实现扫描轨迹远端区域的数据补偿,扩大图像重建区域.应用该算法对无噪声和有噪声的模拟投影数据,及自行研发的锥束DSA的实际扫描数据分别进行了重建试验.结果表明,文中算法较FDK类算法(Parker-FDK)对大锥角投影数据可明显抑制锥角伪影,其归一化均方距离判据和归一化平均绝对距离判据比Parker-FDK均降低了5％.     

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     

圆轨道锥束重建中Radon空间数据缺失

实际工程中广泛采用的圆轨道锥束CT重建算法(FDK类算法)中,只有在小锥角(<±5°)的条件下才能较好地重建。为了克服这一缺点,增大圆轨道可重建的锥角范围,推导了圆轨道锥束重建中R adon空间数据缺失与锥角的关系,并基于这一关系提出了基于不同半径的两个同心圆轨道的“改进型误差减小”(im proved error reduction-based,IERB)算法,利用估算的重建误差改善重建结果。数值仿真实验结果表明,IERB算法在锥角≤±10°时都能获得相当好的重建结果,在锥角更大时也可适用于一定的区域。该算法不适用于数据缺失过多的区域。     

基于转角增量关系的FDK锥束重建改进算法

单圆形轨迹不能满足锥束投影精确重建的充要条件是经典FDK算法出现锥向衰减伪像的根本原因.通过斜平面转角增量关系的分析,推导出同锥角斜平面间转角及其增量的计算关系,进而得出FDK算法是对同锥角斜平面族上有限视角的投影数据进行重建,并且在滤波反投影重建过程中存在转角关系不匹配问题.针对上述两个问题,提出了一种利用转角及其增量关系对FDK算法进行改进的新方法,改进思路也进一步推广到T-FDK算法中.Shepp-Logan模型的仿真实验结果表明在适中或较大锥角情况下,改进算法显著改善了FDK算法所存在的锥向衰减伪像.     

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.     

锥束射线倾斜扫描三维层析算法

对于板、壳构件的无损检测,提出一种锥束射线倾斜扫描数字层析方法.采用射线相对于构件长宽表面倾斜入射、构件绕旋转轴回转的扫描方式,以采集的二维数字投影序列重构出该扫描区域的断层图像,给出了锥束射线倾斜扫描二维投影数值模拟算法以及滤波反投影重建算法.该重建算法为FDK算法的推广,在倾斜角90°时,该算法即为FDK算法.实验结果表明,该方法能较好地解决该类结构的层析检测,但由于该重建方法属于不完全投影数据重建,存在着相邻层之间的图像“混迭”现象,使得厚度方向上的分辨力有所降低.     

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．     

圆轨道XCT图像重建的EM算法研究与实现

X射线CT(XCT)是一门用来获取观测物体断层图像的技术,它广泛地应用于医疗诊断和工业无损检测等领域。但目前常用于CT重建的滤波反投影算法易受噪声和伪影的影响,降低了图像质量,为了抑制图像伪影与噪声,本文应用统计迭代的方法进行XCT重建。我们将最大似然估计(MLE)理论推广到XCT,基于投影数据统计模型,实现了期望最大化(EM)算法在圆轨道XCT中的应用。最后,对计算机模拟数据与X射线扫描实际数据分别进行了实验,实验结果表明该方法有效可行,重建图像清晰准确。     

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。     

基于滤波反投影的超短锥束CT扫描算法

分析了现有的一些超短扫描算法,提出一种基于滤波反投影(FBP)方法的超短扫描算法和实现这种算法的圆周分段联合的扫描方式.用该算法对感兴趣区域实施超短扫描所获取的数据可以进行精确的体积重建,并且对噪声不敏感.所提出的圆周分段联合的锥束投影扫描是一种把圆周轨道的半扫描和超短扫描进行合并的组合扫描方式,这种方式有助于提高病灶区域的空间分辨率和密度分辨率,并可降低病人所受X射线照射的剂量.     

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.     

Optimized Implementation of the FDK Algorithm on One Digital Signal Processor

This paper presents an optimized implementation of the FDK algorithm on a single fixed-point TMS320C6455 digital signal processor(DSP).Software pipelining and proper configuration of the data transfer enables a 2563 volume to be reconstructed in about 42 seconds from 360 projections with very good accuracy.This implementation reveals the potential of modern high-performance DSPs in accelerating image reconstruction,especially when cost and power consumption are emphasized.     

Region of Interest Imaging for a General Trajectory with the Rebinned BPF Algorithm

The back-projection-filtration(BPF) algorithm has been applied to image reconstruction for cone-beam configurations with general source trajectories.The BPF algorithm can reconstruct 3-D region-of-interest(ROI) images from data containing truncations.However,like many other existing algorithms for cone-beam configurations,the BPF algorithm involves a back-projection with a spatially varying weighting factor,which can result in the non-uniform noise levels in reconstructed images and increased computation ti...     

用几何参数表实现快速三维重建CT图像

重建时间过长一直是影响三维直接重建在 CT(com puted tom ography)中广泛使用的主要原因之一 ,对于很少采用专用硬件的工业 CT,影响更为严重。用几何参数表方法替代 FDK(Feldkamp- Davis- Kress)算法可以避免由于周期函数的存在而产生的大量重复计算。预先计算出反投影的地址和权重 ,使得反投影的过程中只需从存储的几何参数表中查找。这使得计算量减少到微机可以接受的程度。预插值和最近邻插值的办法能避免大量的插值运算 ,分离变量能避免存储庞大的三维查找表。实验结果说明这些简化在实际系统中是令人满意的     

BPF-based reconstruction algorithm for multiple rotation-translation scan mode

In industrial CT,it is often required to inspect large objects using short line-detectors. To acquire the complete CT data for the scanning slice of large objects using short line-detectors, some multi-scan modes have been developed. But the existing methods reconstructing an image from the data scanned by multi-scan modes have to rebin the data into fan-beam or parallel-beam form via data interpolation. The data rebinning process not only increases great computational cost, but also degrades image resolution. In this paper, we propose a backprojection-filtration （BPF）-based reconstruction algorithm for rotation-translation （RT） multi-scan mode. An important feature of the proposed algorithm is that data rebinning process is not introduced. The simulation results have verified the validity of the proposed algorithm.     

BPF-based reconstruction algorithm for multiple rotation-translation scan mode

In industrial CT, it is often required to inspect large objects using short line-detectors. To acquire the complete CT data for the scanning slice of large objects using short line-detectors, some multi-scan modes have been developed. But the existing methods reconstructing an image from the data scanned by multi-scan modes have to rebin the data into fan-beam or parallel-beam form via data interpolation. The data rebinning process not only increases great computational cost, but also degrades image resolution. In this paper, we propose a backprojection-filtration (BPF)-based reconstruction algorithm for rotation-translation (RT) multi-scan mode. An important feature of the proposed algorithm is that data rebinning process is not introduced. The simulation results have verified the validity of the proposed algorithm.