使用面积积分模型探究锥束CT功能成像的方法

为解决锥形束电子计算机断层扫描（CBCT）在功能成像中不能直接扫描获取体素时间-密度曲线（TDC）的问题,提出锥束CT功能成像的数学模型,得到灌注参数。首先建立模拟投影数据的面积积分模型,利用新西兰大白兔动态对比增强断层（DCE-CT）图像仿真模拟出锥束CT投影数据;利用模拟的投影数据,建立功能模型,使用最优化数值技术求解模型参数,获得各体素的近似TDC,并与实际测量的TDC对比验证模型的正确性;使用去卷积模型,利用最优化参数技术求解灌注参数。使用面积积分模型的模拟TDC与实际值的相似度达到了82.91%,使用此TDC可计算灌注参数并进行伪彩成像。利用CBCT投影数据和功能模型可得到体素近似TDC及组织的灌注参数,实现CBCT功能成像的目的。     

三维锥束CT投影数据的模拟

三维锥束CT是目前研究的热点,也是医学CT和工业CT的发展方向。三维重建算法的可靠性和准确性的研究过程中,模型的设计以及投影数据的模拟是必不可少的一部分。本文详细介绍了3DShepp-Logan头部模型的设计思路、推导了等距锥束射线投影仿真公式,基于3DShepp-Logan头部模型进行了投影数据模拟,并利用FDK算法的重建结果验证了思路的可行性和模型计算的准确性。     

锥束CT混合检测样本建模与投影仿真*

根据锥束CT仿真原理,设计了仿真系统的功能结构和数据模型,提出并实现了混合检测样本的建模方法和装配技术,在此基础上研究了射线与混合检测样本求交的一般算法,并给出了一个验证实例。实验结果表明,该锥束CT仿真系统具备对多零件、多材质、多类型的混合检测样本进行投影仿真的能力,可以满足面向复杂工业零部件的锥束CT仿真需求。     

锥束CT检测成像仿真系统的研究与实现

设计并实现一个用于CT专业教学和科研的锥束CT检测成像仿真系统.该仿真系统能够模拟对CT设备的控制,生成正投影数据,重建被测物体,并能对重建结果进行三维显示.该系统包括如下关键技术:按真实比例对CT设备建模,实现了锥束CT工作过程的可视化;用场景图方法组织CT场景,简化了场景图形的管理方式;采用GPU加速CT正投影、图像重建和体绘制算法,在一定程度上解决了锥束CT大数据量快速计算问题.实验结果表明,该系统具有较快的运行速度,可满足用户交互操作的需要.     

锥束三维CT仿真系统的研究与实现*

锥束三维CT系统是当前CT技术的一个研究热点,围绕其仿真技术展开相关研究工作：利用蒙特卡罗方法建立了仿真系统的数学模型,基于光线跟踪和X射线衰减定律提出了仿真算法流程,最后成功地开发出仿真原型软件,并以空心涡轮片CAD模型作为检测样本,验证了算法的正确性和可靠性。     

基于Shepp-Logan头模型的锥束CT仿真投影快速计算

针对三维Shepp-Logan头模型投影仿真,提出了一种快速并行投影计算方法。首先依次计算三维射线与各椭球的交点,然后对交点序列进行排序,用排序后的交点序列来确定射线穿过模型的区域编号及长度,最后将每个区域内的投影累加得到射线的投影值。在此基础上,将计算任务分解为4个独立的子任务,通过多线程技术在多核平台上实现了锥束CT仿真投影的快速并行计算。实验结果表明,该方法非常有效,在四核平台上取得了约3.5倍的加速比;图像重建结果验证了该方法生成的投影数据是准确的。     

图像引导放疗中的锥束CT灌注成像方法

为了实现图像引导放疗与功能成像结合的功能图像引导放疗,研究运用图像引导放疗中的锥束CT影像设备进行CT灌注成像的可能性。为了解决锥束CT不能快速成像,进而不能获取准确的体素时间-密度曲线(IDC)的问题,提出了一种基于投影数据的体素密度建模方法。首先,运用计算机仿真技术模拟出锥束CT投影数据;然后,对各体素密度值进行数学建模;最后,利用计算机最优化值求解技术,编程实现模型具体参数的计算。实验证明,该模型得到的TDC和DCE-CT实测获得的TDC有很高的吻合度。该模型实现图像引导放疗中的锥束CT灌注成像是可行的。     

理想材料零件CAD/CAM中的数据格式及切片算法研究

为实现由均质材料、复合材料、功能梯度材料和功能细结构构成的理想材料零件的数字化设计制造，从非线性问题线性化角度考虑，针对理想材料零件数字化设计制造中的数据格式和切片算法问题，提出了基于三维几何实体单纯剖分的数据格式。以统一、简便的形式、完整地描述了理想材料零件的几何、拓扑和材料信息；定义了快速制造中必不可少的切片数据格式；在该数据格式的基础上，进行了理想材料零件的均匀切片算法研究，并通过实例验证了该均匀算法。     

基于像素模型的CT仿真投影快速计算

提高仿真投影的计算速度一直是CT仿真技术的重要研究内容。针对像素模型的投影计算,提出了一种快速仿真投影生成算法。首先确定射线与像素模型边界相交的起始像素索引及纵向距离,然后通过该纵向距离依次计算射线穿过的像素索引及相交长度,同时累加出投影数据。实验结果表明,该算法大大提高了投影计算速度,与Siddon算法相比取得了约7倍的加速比;图像重建结果也证明了该算法的正确性。     

螺旋轨迹Shepp-logan模型的投影仿真

锥束螺旋CT是现代CT 领域内一个活跃的研究方向.为了验证三维CT 重建算法的有效性和准确性,研究仿真模型的投影数据是十分必要的.本文首先利用解析几何和求解二次方程的方法推导了螺旋轨迹扫描下的锥束射线投影仿真公式,给出3D Shepp-Logan头部模型在不同螺距下的投影仿真结果.其次,采用Katsevich方法实现了...     

基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真新方法

文章介绍了一种基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真新方法。该方法采用压缩Voxel模型表示数控加工工件模型和刀具空间扫描体模型,计算机内部存贮空间小,布尔操作简单、速度快。通过MarchingCubes方法提取数控加工仿真工件表面三角网格模型并进行图形显,提高了仿真工件显示质量。文章同时提出了一种基于压缩Voxel模型的刀具空间扫描体构造新方法,通过构造基本几何体球体、圆柱体、圆环体、锥形体和鼓形体的空间扫描体,完成各种加工刀具棒刀、球头刀、环形刀、锥形刀和鼓形刀空间扫描体压缩Voxel模型。该方法在《基于压缩Voxel模型的五坐标数控加工仿真系统》中得到了应用,仿真结果三维信息完备,操作人员可从任意方向观察、验证仿真结果,克服了现有五坐标数控加工仿真方法和商品化软件系统的不足,该方法是虚拟数控加工的关键技术。     

基于体素的快速MEMS工艺模拟

为了快速生成MEMS模型和实现加工的过程模拟,给出一种基于体素的快速MEMS工艺模拟方法.该方法利用MEMS材料属性和体素表示的特性,利用布尔运算快速生成所需要的模拟过程和最终结果.最后给出了具体实现,并给出了测试实例.     

CT图像重建滤波反投影析算法的精度研究

CT是常被用于医学和工业领域的计算机断层成像技术,这是一种优质无损诊断技术,即利用投影数据重建物体断层图像。对于精密部件的检测在图像重建无损检测应用中需要有更高的精度要求,CT应用中期待解决的关键问题是怎么样能直接重建出满足工程目标的CT图像。本文就系统地深入地研究了解析式图像重建算法的精度。在重建算法中滤波反投影（FBP）算法是解析法的根本,所以本文以该算法的实现,利用定积分数值计算方法,根据反投影的特点,提出了基于辛普生公式的精确反投影方法。     

Segmentation of multi-material CT data of mechanical parts for extracting boundary surfaces

We introduce a method for segmentation of materials segmented in volumetric models of mechanical parts created by X-ray CT scanning for the purpose of generating their boundary surfaces. When the volumetric model is composed of two materials, one for the object and the other for the background (Air), these boundary surfaces can be extracted as isosurfaces using a surface contouring method. For a volumetric model composed of more than two materials, we need to classify the voxel types into segments by material and then use a surface contouring method that can deal with both CT values and material types. Here we propose a method for precisely classifying the volumetric model into its component materials using a modified and combined method of two well-known algorithms in image segmentation, region growing and Graph-cut. We then apply our non-manifold iso-contouring method to generate triangulated mesh surfaces. In addition, we demonstrate the effectiveness of our method by constructing high-quality triangular mesh models of the segmented parts.     

STL模型自动镂空的算法与应用

结合体素法无干涉性、偏移法计算量小的优点,提出一种改进的STL模型镂空算法.该算法改进了体素的表达方式,加快了体素的剔除速度,增加了对镂空内腔切片的光顺化处理,能够对任意复杂形状的模型进行正确、快速的镂空.该算法已经成功地应用于快速成形领域,节约了大量昂贵的快速成形原材料、提高了加工速度.