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     

Motion-Compensated Reconstruction Method Based on Rigid Motion Model with Multi-Object

This paper gives an efficient approach to reconstruct moving multiple objects(multi-object).Each object has independently rigid motion which includes translation and rotation.The traditional FBP algorithm can resolve the one-object motion problem rather well.However,it suffers from perceptible motion artifacts in multi-object cases.This paper proposes a new motion-compensated reconstruction approach with a priori knowledge of the rigid motion model.Both an FBP-type and an ART-type algorithm were derived.In ...     

Axial Cone Beam Reconstruction with Asymptotic Trajectory Extrapolation Implemented by 3-D Weighting Scheme

Axial scan along circular trajectory has been the most desirable in clinical and preclinical applications.However,due to the violation of the data sufficiency condition,the reconstruction accuracy of axial scan deteriorates rapidly with increasing detector z-dimension.A number of algorithms have been proposed thus far to improve the reconstruction accuracy.It is well understood that,the larger the radius of circular trajectory,the more accurate the reconstruction.Ultimately,the reconstruction becomes accura...     

Exact Efficient Handling of Interrupted Illumination in Helical Cone-Beam Computed Tomography with Arbitrary Pitch

We present a theoretically-exact and stable computed tomography(CT) reconstruction algorithm that is capable of handling interrupted illumination and therefore of using all measured data at arbitrary pitch.This algorithm is based on a differentiated backprojection(DBP) on M-lines.First,we discuss the problem of interrupted illumination and how it affects the DBP.Then we show that it is possible to take advantage of some properties of the DBP to compensate for the effects of interrupted illumination in a mat...     

用通用显卡加速三维锥束T-FDK重建算法

利用通用显卡实现算法加速是一种适应CT重建特点的重要硬件加速方法。为了提高三维锥束T-FDK算法的重建速度,在对T-FDK算法简单描述的基础上结合显卡特点提出了快速实现T-FDK算法重建的方法。由于显卡的浮点管道比8bit的纹理光栅化管道慢,但是精度高,将两者结合,在力求达到重建速度和图像质量的平衡的基础上实现了该方法。实验结果表明,与经过初步对称性优化后的T-FDK软件算法相比,快速算法达到了27.6倍的时间加速比,从而在保证图像质量的情况下提高了重建的速度。     

CT图像分块重建算法

为加快重建速度，节省资源，提出了CT图像分块重建算法，与一般的整幅重建算法不同，该算法通过恰当地分割投影空间、滤波投影空间、图像空间来实现重建的分块运算，最后拼装成整幅图像，它所占用的资源要比对整幅图像重建所需要的少，分块重建算法适用于多机运算、计算机网络分布运算及投影数据量巨大的高分辨率CT图像重建，并发展成一种局部重建技术，能减少对X射线剂量的要求，从而减少X射线对人体的辐射损害，仿真实验表明，CT图像分块重建算法是可行的和令人满意的。     

三维CT图象的重建与显示

本文综述了重建三维ＣＴ图象的各种方法，同时仔细研究了彩色分域重建法，提出了一种交互式进行图象灰度分割及消除噪声的方法，并获得了满意的结果。利用彩色分域法，我们能够在几秒钟内重建并显示出色彩鲜艳的三维ＣＴ图象。     

Filtered Backprojection Reconstruction with Depth-Dependent Filtering

A direct filtered-backprojection(FBP) reconstruction algorithm is presented for circular cone-beam computed tomography(CB-CT) that allows the filter operation to be applied efficiently with shift-variant band-pass characteristics on the kernel function.Our algorithm is derived from the ramp-filter based FBP method of Feldkamp et al.and obtained by decomposing the ramp filtering into a convolution involving the Hilbert kernel(global operation) and a subsequent differentiation operation(local operation).The d...     

Correction of Breathing Motion in the Thorax for Helical CT

This paper investigates a reconstruction method for helical computed tomography which compensates for the motion artifacts in the thorax caused by patient breathing.The method takes into account a motion vector field determined from a four-dimensional(4-D) uncompensated image data set.Surface models of the lung and the ribs are tracked through the 4-D data set to create motion information within the entire thorax.Finally,an image is reconstructed using motion compensated back-projection.The results show tha...     

基于CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

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CT数据的股骨三维有限元建模方法

实现一种基于计算机断层成像(CT)数据的股骨三维有限元建模方法,用于生物力学研究。可视人计划(VHP)男性标本的冷冻CT序列图像分割后,用移动立方体算法三维重建股骨几何模型并转换为有限元网格,有限元网格设置各向同性和正交各向异性材料特性建立两个有限元模型,有限元模型施加双腿站立情况的边界条件进行有限元分析。结果表明,这两个股骨有限元模型能很好地和股骨解剖结构相符合。基于CT数据的建模方法可以快速并精确地建立各种骨骼的三维有限元模型。     

"时间—风险"图像在EMV与EUV风险决策中的应用

介绍了风险决策中的EMV与EUV理论,通过历史事件做出了“时间—风险”图像,并将其应用于EMV理论与EUV理论的风险决策。     

基于Geant4的多相流CT系统优化设计

针对多相流CT系统,利用基于蒙特卡洛方法的高能粒子输运仿真软件工具包Geant4分析,构建了多相流CT系统5源、7源和9源仿真模型.分析多相流CT系统的数学模型,并利用LBP、FBP以及ART算法进行了图像重建.基于散射光子比和重建图像质量等优化指标分析,进行了多相流CT成像系统的优化设计.实验表明,优化设计后的CT系统使层流、环流和泡状流的散射光子比分别降低到5.32%、5.33%和5.29%,有效抑制了光子散射,明显改善了再构图像质量.     

基于CT扫描的不规则外形颗粒三维离散元建模

为实现不规则颗粒材料三维离散元建模,通过X射线断层扫描技术获取真实颗粒的切片图像,并对其进行二值化处理和边缘点探测提取计算,以重建三维颗粒模型而获取颗粒空间坐标信息.引入最小基本球体半径、有效空间系数和分类半径作为控制参数,采用VC++语言编写颗粒模型并生成程序,运用基本球体进行可重叠组合,自动生成不规则颗粒模型.结果表明,在相同参数条件下,该程序运行结果惟一,且与初始条件无关.同时,通过调控控制参数,能够获得不同精度的模型,并使颗粒模型精度与所需球体之间达到平衡关系.     

CT图像重建中旋转轴的不稳定对图像质量的影响

为了研究大型工业计算机断层成像 (CT)系统中由于旋转轴的不稳定导致的图像空间分辨率下降的程度 ,从而为确定机械定位精度提供依据 ,首先在理论上推导了基于“平行束投影”和“滤波反投影”算法下 ,旋转轴不稳定对 CT系统点扩展函数 (PSF)的影响 ,并给出了估计这种情况下空间分辨率的方法 ,然后利用 Mathematica4 .0数学计算软件给出了相应的计算机模拟图像。理论估算与计算机模拟图像符合得比较好 ,说明这种对旋转轴不稳定情况下空间分辨率的估计可以作为理论上的一种参考 ,估计结果同时也为大型工业 CT系统中确定转台轴线的径向偏移提供了理论依据。     

铜纳米颗粒的仿生合成及其在CT成像中的应用

提出了一种简单易行的合成策略,以蛋清白蛋白（CEW）为稳定剂和生物模板来制备铜（Cu）纳米颗粒Cu@CEW,并就其在电子计算机断层扫描（CT）成像应用方面进行了初步探索.在温和实验条件下,通过一锅法合成的均匀分散的Cu@CEW纳米颗粒平均粒径为4.62 nm.通过稳定性测试表明：制备的Cu@CEW纳米颗粒具有良好的多溶液体系分散性和稳定性,放置7 d后无聚沉现象产生.通过生物毒性试验表明：Cu@CEW纳米颗粒具有良好的生物相容性,在人肺癌细胞A549与质量浓度为30 μg·mL^-1的Cu@CEW纳米颗粒共孵育48 h后,仍保持着较高的细胞存活率.与临床造影剂碘海醇相比,Cu@CEW纳米颗粒具有比较明显的CT增强成像效果,这为金属Cu纳米材料的合成和应用提供了新的思路.     

圆加多条直线的锥顶轨迹的完全性条件研究

CT技术是数学理论应用于工程技术的成功典范之一 ,体积CT将逐渐取代现在广泛使用的断层CT。针对体积CT中一类重要的多条直线的锥顶轨迹 ,本文给出了圆加单条和双条直线的锥顶轨迹的完全性条件的一种新的证明方法 ,并得出了正确的结论。最后将所得结论推广到了圆加多条直线的情形。     

基于样条函数的原木CT图像序列数据重建

CT图像中灰度大小与木材密度成正比。径切面上的木材密度变化不大,但缺陷出现时会有大幅变化。笔者依据以上的木材特性,以欧洲白腊为例利用三次自然样条函数对原木CT扫描三维数据重构,比较了有间隔和没有间隔的函数插值的数据。结果表明:进行原木CT图像采样时,适当的间隔可以提高CT的扫描效率和图像的处理速度,且能降低成本。     

扁平构件的CT重建方法研究

提出了一种主射线与旋转轴成45°入射角、面阵探测器与旋转轴垂直的三维CT投影方法.在X射线源能量较低的情况下,该方法能够对大而扁的工业构件实施三维CT重建.文中推导了这种投影方式下三维CT反投影重建算法,并用计算机进行了仿真.最后使用270kV射线机对直径100mm、厚度13mm的钢件进行了CT重建.