等角扇形束投影的CT重建算法研究

通过线阵探测器CT系统CD-300BX获得C/C复合材料多个角度下的扇形束CT扫描投影数据,设计并实现了滤波反投影算法。讨论了常用滤波函数和内插方式对CT重建质量的影响,采用峰值信噪比和平均梯度对CT图像重建质量进行客观评价,并与CT系统算法重建结果进行对比。研究结果表明:选用R-L滤波和紧邻内插时CT图像重建质量最好,本文开发的滤波反投影算法重建质量达到了CT系统的重建质量,可满足扇形束投影的CT重建需求。     

工业CT图像重建的ART算法研究

工业CT是一种先进的无损检测手段。传统的滤波反投影算法（FBP）要求完备的投影数据，而实际检测中往往由于客观原因无法获得完全的投影数据。针对不完全投影的数据重建问题，提出了利用代数重建法（ART）进行图像重建。分析了影响ART算法的重建速度和重建质量的因素，通过仿真实验对两种算法的重建质量进行了比较。结果表明，在投影数据不完备时，ART算法的重建质量要优于FBP算法。     

转台单侧多次偏置的旋转扫描模式的重建算法

在用短的线阵探测器检测大尺寸物体时,人们提出了多种扫描模式,以扩大扫描视野,其中RT(rotation-translation),即旋转加平移扫描模式在工程上较为实用.针对CT转台单侧多次偏置的RT扫描模式,提出了反投影滤波型的重建算法.该算法可以直接重建CT图像,避免了已有算法所需要的数据重排,因而提高了计算效率和图像空间分辨力,使图像重建所需的投影数据减少约一半,从而在相同的旋转和平移次数下有效地扩大了扫描视野.实际CT扫描数据验证了重建算法的正确性.     

基于CUDA的GPU加速代数迭代重建算法

CT迭代重建算法多用于投影数据不完备的情况,但迭代重建算法在普通计算机上的计算非常耗时,主要源于需要反复地进行投影与反投影计算。为此,文章提出了一种基于NVIDIA统一计算设备架构(CUDA)的联合代数重建加速方法。采用基于射线驱动和基于体素驱动的方法分别加速投影与反投影过程。试验结果显示,在不影响重建图像质量的基础上,重建时间大大减少,具有工程应用价值。     

非常规三维CT检测技术研究

在研究扁平构件几何特点的基础上,分析了常规CT对扁平构件检测过程中出现的问题,提出了非常规CT的扫描方式获得扁平构件的二维投影图像的方法,并推导出非常规CT扫描方式下的滤波反投影重建算法.仿真了常见的扁平物体和物体内部的缺陷,根据滤波反投影重建算法实现扁平物体的三维重建,得到较理想的仿真物体的滤波反投影重建结果.     

工业CT技术 第四讲 工业CT图象重建原理

应用工业CT设备最终获得被测产品的断层图象是依靠投影图象重建技术。投影图象重建简称图象重建,它是一个基于图象重建理论和相应的图象重建方法,按照一定的算法对检测所得的投影数据进行数学运算处理的过程。对投影数据已确定的条件下,重建图象的质量,例如空间分辨力和密度分辨力,颇多地依赖于所采用的图象重建方法;除运行环境和软件外,图象重建的速度也与图象重建方法相关。图象重建方法很多,还在不断发展,但大致可归纳为变换法和选代法两大类。变换法中的卷积反投影法由于其重建图象的质     

三维图像重建P—FDK算法的一种改进方法

在各种三维锥束重建算法中,近似算法由于数学形式上简单,实现起来容易,而且在锥角比较小的情况下,能够取得较好的重建效果,所以在实际中有着广泛的应用。在各种基于滤波反投影的近似算法中,FDK类型的算法一直是实际应用中的主流。其中P-FDK算法（重新排列投影数据再进行重建）又是FDK算法的一种推广。算法中体素是人为划分的,考虑在实际重建物体时,我们所定义的体素与其相邻的体素有一定的比例关系。因此提出P-FDK算法的三维_六邻接的改进方法,并用采集数据进行重建,试验结果表明,新方法重建的图像边缘比传统P-FDK方法清晰,而且还有抑制噪声的作用。     

基于机群的工业CT窄角扇束卷积反投影并行图像重建研究

基于卷积反投影图像重建算法中的并行性和工作站机群并行实现环境的优越性，提出并讨论了窄角扇束卷积反投影图像重建在工作站机群上的并行实现，对高能工业CT机的快速图像重建和提高其性价比有着重要意义。     

连续能谱X-CT投影仿真算法

针对X射线的能谱分布、量子解释以及模体材料对X射线的衰减特性,提出了基于射线强度衰减的连续能谱投影仿真算法。该算法首先将连续X射线谱离散成若干个相邻的窄束能谱,同时为了更逼真地反映连续X射线谱,采用分段曲线拟合的方法拟合每段窄束能谱上的能谱函数以及在该段上衰减系数关于射线能量的函数,再根据多色射线的衰减规律进行投影仿真,最后进行融合,得到连续能谱X-CT的投影数据。对该算法得到的投影进行CT重建,显示了预期的射束硬化效果,逼真地仿真了实际CT系统的投影过程。     

基于EMD的CT多分辨率重建

提出了基于经验模态分解（EMD）方法进行CT多分辨率重建。该方法利用了EMD方法自适应滤波的特性,以及CT重建过程的线性性质。将投影数据进行EMD分解后,对得到的内蕴模态函数（IMF）层进行特征选择和组合。由于每一IMF分别代表了信号的不同特征尺度,对IMF或IMF的组合进行重建就能直接得到不同的图像特征,从而实现CT多分辨率重建。试验结果表明,基于EMD的CT多分辨率重建,能够在重建的同时直接获取重建图像的多种特征。     

Artifacts correction method for fan-beam CT with projections asymmetrically truncated on both sides

In fan-beam CT scanning, the scanned field of view is determined by the fan-beam angle and the effective length of a linear array detector. Therefore, when an object extends outside the scanned field of view, CT projection data acquired by the detector will not be complete and is truncated abruptly at the projection boundaries. Furthermore, due to mechanical misalignment of X-ray source, object and the linear array detector, the length of the truncated data on the left side is not equal to its length on the right side. This asymmetrical truncation on both sides will bring out dual bright-band artifacts in the reconstructed images. The purpose of this paper is to develop a method of eliminating these artifacts by projection extension techniques. We first extend the truncated projection unilaterally by using geometrical symmetry property of the fan-beam scanning. Through this method, the projection center of rotation is adjusted to the center of a virtual sinogram and the region of completely scanned field of view is enlarged. The projection values in the extended region equal their equivalent points in the raw sinogram. Thus, values of the supplemented projection data are not approximate and would not decrease the reconstruction accuracy. Next, “mirror extension” technique is preformed to avoid data discontinuity at the edges of a virtual sinogram. Extra data are supplemented to make the projection data on both boundaries attenuate to zero smoothly. Experimental results demonstrated that the dual bright-band artifacts were well eliminated and the correction method could be implemented within the convolution step of a filtered back-projection reconstruction with negligible computational expense.     

基于线阵列探测器的多角度平行投影数据及其图像重建算法

针对工业断层CT进行三维结构成像的应用需求,提出了由多角度的平行投影数据重建三维CT图像的TV-ART迭代算法的新实现方法,其中将Chambolle方法推广至三维情形并用于求解CT图像全变差(TV)最小。使用该方法进行TV求解的重建图像的质量优于基于最速下降法或共轭梯度法的TV-ART迭代算法。此外,该方法具有高度并行性,适合在GPU,FPGA等高速并行计算硬件上实现,从而可以大幅提高图像重建速度。在扫描时间相同的情况下,该方法重建的三维CT图像质量优于已有方法,特别是显著提高了CT图像的轴向分辨率。     

焊缝表面缺陷激光扫描三维重构测量

为检测工件焊缝表面缺陷，采用点激光位移传感测距法和数据拟合技术进行焊缝表面缺陷检测试验研究. 首先采集缺陷表面轮廓数据点，利用高斯滤波对原始数据降噪处理. 再对处理后的数据点进行Delaunay三角剖分，使散乱点连接并结合其空间坐标重构出缺陷的三维模型. 结果表明，基于点激光位移传感测距技术及焊缝表面缺陷三维重构方法可以准确判断焊缝成形情况.     

Explicit geometric model of a radioscopic imaging system

In this paper a new explicit model of a radioscopic imaging system is presented. The model includes three parts: X-ray projection, image intensifier and CCD camera. The X-ray projection is modelled as a linear central projection. The image intensifier is modelled using a new explicit model that considers the curved input screen and the non-linear projection caused by electromagnetic fields. The CCD camera is modelled according to a general 2D projective transformation of the output screen of the image intensifier. Thus, the back-projection, required for 3D reconstruction, can be expressed in a closed-form. The model is compared to seven other known models. The presented model achieves high accuracy.     

基于3-PRS-PP的并联机床工作空间研究

工作空间是机床操作器的工作区域,它是衡量并联机床性能及加工能力的重要指标,是机床工作能力的直接反映.本文研究了一种基于3-PRS-PP并联机床工作空间,通过考虑其结构约束条件,采用极坐标搜索法确定了并联机构的工作空间边界点,并在此基础上绘出了工作空间边界曲面的图形,得到了机床工作空间的三维仿真模型,并分析了机床结构参数对工作空间的影响.