一种基于POCS约束的图像代数重建算法

不完全投影数据的代数重建问题一直是CT应用中的热点问题.通过对相互垂直角度投影图像之间的关系分析,文中提出一种改进的代数重建(ART)算法.该算法采用记录射线穿过网格编号和射线与网格相交长度的方法计算投影系数矩阵,并在反投影过程中对不完全投影数据采用凸集投影约束的方法进行重建.实验表明该算法与ART算法相比,图像重建的速度与图像重建的质量都得到较大提高.     

不完全投影数据的ICT图像重建算法

为了解决不完全投影情况下的ICT图像重建质量不高和重建速度较慢的问题，文中介绍了两种以代数重建思想为基础的CT图像重建算法：基于共轭梯度法的快速迭代算法和多约束准则的遗传算法。经过实验验证，这两种算法能够在投影数据不完全的情况下，重建出令人满意的图像。     

基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法

为了提高CT图像局部重建的质量,在压缩感知理论的基础上提出基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法.首先对获得的局部感兴趣区域内的投影数据进行滤波反投影重建,并将重建的CT图像作为迭代的初始图像;然后以图像的总变差最小化为原则对局部感兴趣区域进行凸集投影总变差最小化重建.以Shepp-Logan模型和某型固体火箭发动机为例进行实验的结果表明,该算法能够获得更好的CT图像局部重建质量,且具有更强的抑噪性能.     

图像重建中X射线投影模拟方法研究

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。本文提出了一种通过离散数据获取投影的新方法。首先将射线等分,利用邻近插值获取每等分段两个端点及中点的密度;再利用Simpson公式求得每段的积分值,最后累加所有等分的积分值即可获得整条射线的投影。模拟实验获得了很好的结果,表明以之用以图像重建算法的研究是可行的。     

锥束 X-射线 CT 投影数据的仿真

研究 CT 图像优化问题,针对提高精确性和有效性,传统的解析方法很难应用于几何形状比较复杂的物体.为了提高CT 图像重建精度,提出从离散化图像的 Radon 变换,推导出一种模拟 X-射线投影数据的模型,并提出采用模型的快速计算方法.模型不受物体内部几何形状和扫描轨迹限制,用于数字化灰度图像.利用上述方法对三维 SHEPP-LOGAN 模型的投影数据进行仿真,并对得到的数据采用 OS-EM 算法进行重建.结果表明,提高了图像精度,进一步验证了方法的有效性.     

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Bregman迭代的CT图像重建算法

针对大规模集成电路领域CT重建图像的特点,提出TV约束条件下采用l1范数作正则项的重建模型,并给出了基于Bregman迭代的模型求解算法.算法分为两步: 1)采用Bregman迭代求解图像的l1范数作为正则项,误差的加权l2范数作为保真项的约束极值问题;2) 采用TV约束对1)中得到的重建图像进行修正.算法对TV约束条件下采用l1作正则项的重建模型分开求解,降低了算法的复杂度,加快了收敛速度.算法在稀疏投影数据下可以快速重建CT图像且质量较好.本文采用经典的Shepp-Logan图像进行仿真实验并对实际得到的电路板投影数据进行重建,结果表明该算法可满足重建质量要求且重建速度有较大提升.     

非均匀反投影重建方法

本文提出了一种新的计算机断层象(CT)的重建方法--非均匀反投影重建法.该方法 是根据射线上各象元灰度的大小对投影差值进行非均匀加权分配的,而不是采用传统重建方 法中的均匀分配.这种重建方法较好地消除了重建图象中普遍存在的干涉条纹,可明显改善 图象质量.特别是在只有少数几个投影方向数据的非完全投影情况下,该方法效果更好.     

X-CT投影数据的建模与仿真验证

虚拟X-CT仿真系统是研究CT技术的重要工具和手段,研究成果的可靠性依赖于虚拟仿真系统的准确性和适用性,为了开发更接近于真实X-CT的虚拟系统,提出了一种新的投影数据仿真模型.仿真模型中引入了多能谱、散射、光电噪声、探测器量子效率、光电转换效率和探测器单元尺寸等特性,对投影数据进行建模后,采用基于希尔伯特变换的滤波反投影重建算法进行CT图像重建,实验结果表明,提出的投影数据仿真模型对仿真过程中可能出现的硬化、散射和噪声问题进行了有效的处理,能够准确、真实地反应CT成像过程.     

工业CT窄角扇束扫描下的代数迭代图像重建算法研究

在工业CT窄角扇柬扫描模式下，为了提高图像重建质量，解决普通迭代法图像重建所产生的“盐和胡椒”现象，提出了新的代数迭代图像重建算法（ART），该算法改进了已有的迭代过程，加入了新的迭代参数：松弛系数．通过改变迭代进程和调整松弛系数来提高图像重建的质量．在计算机上成功地实现了从数据采集仿真到图像重建的全过程，模拟实现了各种噪声源，给出了各种应用场合的图像重建结果．并对结果进行了对比分析和评估，验证了新的ART算法在投影数据不完全时和噪声污染较大时可以有效地提高图像重建的质量。     

锥束CT的图像分块OSEM重建算法

在计算机断层成像(CT)中,有序子集最大期望值算法(OSEM)能够在较短的时间内重建出高质量的图像。对含有噪声的投影数据,投影旋转分度子集划分的不同会影响到图像的重建质量和收敛速度。针对三维锥束CT情况,研究了一种基于图像分块的变子集OSEM重建方法,该方法将图像空间分割成等大小的图像块,然后在迭代过程中,对于不同的图像块用变化的子集进行图像重建。计算机仿真实验表明:该方法在锥束CT图像重建中,能够在抑制噪声的同时提高重建图像的收敛速度。     

定步长压缩感知锥束CT重建算法

针对锥束CT成像系统中投影数据不完全的图像重建问题,提出了一种定步长压缩感知锥束CT重建算法。首先将锥束CT重建问题归结为投影数据均方误差作为数据保真项、全变分作为正则项的无约束优化问题,分析目标函数的Lipschitz连续性;然后近似计算Lipschitz常数,求出梯度下降步长,利用梯度下降法进行重建;最后对CT投影数据采用联合代数重建算法更新重建图像。在每次迭代过程中调整梯度下降步长,提高重建算法的收敛速度。Shepp-Logan模型的无噪声实验结果表明,该算法的重建图像信噪比分别比联合代数重建算法、自适应最速下降-凸集投影算法、BB梯度投影算法的重建图像信噪比高出13.7728dB、12.8205dB、7.3580dB。仿真试验表明该重建算法提高了收敛速度,同时减少了重建图像的相对误差,极大提高了用少量投影数据重建的图像质量。     

基于最小区域的快速CT图像重建

由于工业CT重建目标的形状差异较大,针对传统CT图像重建算法均选取矩形重建区域,提出一种基于最小区域的图像重建方法.首先由扫描到的投影数据通过直线生成算法构建重建目标的最小区域包络图;然后提出一种快速区域填充算法,生成图像重建的最小区域.该方法将重建区域限定在最小区域内,减少了不必要的计算,提高了重建速度.最后通过仿真实验与传统的重建方法进行比较,表明了文中方法的有效性.     

正则化算法在CT图像重建上的应用

由于受数据采集时间、照射剂量、成像系统扫描的几何位置等因素的约束,计算机断层成像（Computed tomography,CT）技术目前只能在有限角度范围或在较少的投影角度得到数据,这些都属于不完全角度重建问题. 因此,图像重建的算法应用变得尤为重要,本文将现有的几种正则化超分辨率重建算法应用到CT图像重建上并做了一系列的对比分析,分析不同算法下不同的图像重建效果. 首先对低分辨率CT图像进行图像配准,然后再进行样条插值放大,最后运用相关正则化算法进行超分辨率图像重建. 实验结果表明正则化算法的应用一定程度上提高了图像分辨率,其中双边正则化下的重建效果最好,基于L2范数全变分正则化效果较差.     

Image Reconstruction from Sparse Projections Using S-Transform

Sparse projections are an effective way to reduce the exposure to radiation during X-ray CT imaging. However, reconstruction of images from sparse projection data is challenging. This paper introduces a new sparse transform, referred to as S-transform, and proposes an accurate image reconstruction method based on the transform. The S-transform effectively converts the ill-posed reconstruction problem into a well-defined one by representing the image using a small set of transform coefficients. An algorithm is proposed that efficiently estimates the S-transform coefficients from the sparse projections, thus allowing the image to be accurately reconstructed using the inverse S-transform. The experimental results on both simulated and real images have consistently shown that, compared to the popular total variation (TV) method, the proposed method achieves comparable results when the projections is sparse, and substantially improves the quality of the reconstructed image when the number of the projections is relatively high. Therefore, the use of the proposed reconstruction algorithm may permit reduction of the radiation exposure without trade-off in imaging performance.     

结合全变差最小化的双能CT重建*

双能CT能够用来检测物质的有效原子序数和电子密度,可区别密度相近而原子序数不同的物质。物质的有效原子序数和电子密度的精确性是双能CT重建的关键。针对得到的有效原子序数和电子密度图中的噪声,将全变差(TV)最小化应用到双能CT中。衰减系数分解模型选用基材料分解模型,首先对高低能投影进行投影匹配,得到两组基材料分解系数投影,然后用滤波反投影(FBP)重建算法重建得到分解系数,接着得到有效原子序数和电子密度图,最后用基于TV最小化的算法处理以上两组数据。仿真实验结果表明,双能CT可以检测出物质的有效原子序数和电子密度,引入TV的双能CT重建算法能得到质量较好的物质的电子密度和有效原子序数图,更利于物质的检测。     

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。     

锥束CT感兴趣区域图像重建研究

针对锥束CT感兴趣区域扫描中存在的截断投影数据图像重建问题,提出用基于迭代的代数重建(ART)算法进行重建。锥束ART算法的缺点是计算量大、重建速度慢。为了提高该算法的重建速度,提出了一种基于多核平台的快速并行图像重建方法。首先将三维重建区域等分为上下两块,相应地,探测器平面也分为上下两部分;然后通过双线性插值计算虚拟探测器投影数据;最后通过多线程技术在多核平台上实现了ART算法的并行重建,在保持较高重建精度的同时取得了约两倍的重建加速比。在此基础上,通过仿真实验对3DShepp-Logan模型不同感兴趣区域进行了重建,实验结果表明,ART算法用于感兴趣区域图像重建是可行的。