基于连续X射线谱的CT重建算法仿真

关于提高CT图像精度的问题,传统的CT重建算法都是基于X射线源是单色源的假设,忽略了X射线的多色性.直接用多色投影数据进行图像重建易产生金属、硬化等伪影,降低图像质量,影响CT值标定,从而影响医学或工业诊断.考虑到X射线能谱的连续性,采用仿真手段实现连续X射线谱的统计重建.首先将连续X射线谱离散成若干单能谱,再根据待检工件的材质信息以及射线能量所对应的质量衰减系数,构建基于连续X射线谱的工件材质模型;最后利用多能统计重建算法对多能投影数据进行迭代重建.仿真结果表明,算法充分地利用了X射线的多能性,在一定程度上可以有效地降低图像伪影,提高CT重建图像质量.     

代数迭代图像重建算法的研究

对计算机断层扫描成像(Industrial Computed Tomography)的代数迭代(Algorithm Reconstruction Technique--ART)图像重建算法进行了研究.为了提高图像质量,解决普通迭代法重建图像所产生的"盐和胡椒"现象,提出了新的代数迭代重建算法.该算法改进了已有的迭代过程,加入了新的迭代参数--收敛因子,通过改变迭代进程和调整收敛因子来提高图像的质量.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,证明了ART算法可以有效地提高重建图像的质量.     

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.     

有序子集最小二乘OS—LS图像重建迭代算法

为推导一种新的快速图像迭代重建方法，首先将有序子集(ordered subsets，OS)技术应用到最小二乘图像重建迭代算法(least square reconstruction，LS)；然后对仿真Phantom模型数据和实际医用正电子发射断层成像仪(PET)数据进行重建，并研究了在不同子集划分下的重建结果，同时分析比较了不同子集的选取对OS—LS重建罔像质量以及重建收敛速度的影响。重建结果表明，这种基于有序子集的最小二乘图像重建迭代算法(OS—LS)具有较高的重建图像质量和较短的计算时间，相对于传统LS算法的重建，OS—LS的收敛速度加速了约L倍(L为子集个数)．其重建图像质量也好于传统的滤波反投影(FBP)方法的重建．町应用在PET图像重建中。     

基于低秩约束的CT重建算法

为提高图像重建质量,结合压缩感知理论,提出一种非局部的基于低秩约束的图像重建算法。采用Shepp-Logan头模以及真实脑部CT切片进行重建,以峰值信噪比作为重建图像质量评判标准,并与其他两种重建算法的重建结果比较。经过一定次数迭代后,基于该算法的重建图像结果更贴近原始图像,且收敛时间更早。实验结果表明,在重建低剂量CT图像上,提出的算法在重建质量和收敛速度上均优于对比算法。     

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13.7728 dB、12.8205 dB、7.3580 dB。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。     

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。     

一种基于角度相关性的快速FBP算法

介绍了X射线投影重建的基本原理,对经典的平行束滤波反投影算法（FBP）进行了分析,并提出了一种基于平行束角度相关性的快速FBP算法（AC—FBP）。最后对该方法进行了实验,并将实验结果和传统FBP算法、几何参数表法做出主观、客观上的比较评价。结果表明,AC—FBP算法不但能在很大程度上提高传统FBP算法的速度,而且在有效区域的重建质量上也有一定的提高。     

本期摘要

X射线成像系统数字图像质量评价方法研究 注：国家自然科技基金资助项目“三维CT的统计重建算法研究”（项目编号：60772102）．作者：巫军 王黎明 史振华 陈方林 单位：中北大学电子测试技术国家重点实验室山西太原030051 摘要：为了实现X射线成像系统的闭环控制,必须采用射线图像的客观评价方法来代替现有的主观评价方法,对射线源管电压、管电流进行调节。本文结合射线图像特点,提出了一种基于感兴趣区域的加权熵的图像客观质量评价方法。实验表明,与传统图像质量评价函数相比,该方法具有较好地单峰性、鲁棒性和尖锐性,可以有效地评价射线图像质量。 关键词：X射线成像系统;感兴趣区域;加权熵;图像质量     

ART图像重建算法在ICT窄角扇束中的研究

对ICT(Industrial Computed Tomography,ICT)窄角扇束扫描方式下的迭代图像重建(Image Reconstruction)算法进行了研究,提出了新的代数迭代重建算法(Algorithm Reconstruction Technique,ART),该算法改进了已有的迭代过程,加入了新的迭代参数,通过改变迭代进程和调整收敛因子来提高图像的质量.作者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,证明了ART算法可以有效地提高重建图像的质量.