基于基图像TV模型的CT射束硬化校正方法

X射线CT中,X射束硬化导致重建图像中出现伪影,严重影响了图像质量。论文深入分析了射束硬化对原始投影数据的影响,并提出了一种基于基图像TV模型的射束硬化校正方法。该方法首先依据射束硬化的物理特征建立了带有可调参数的初步校正模型;其次,在不同的可调参数条件下,原始投影数据经该模型预处理变换得到多组预处理投影序列;再次,分别对预处理投影序列进行重建得到一系列校正基图像;最后,将基图像的线性组合作为最终重建图像。其中,加权系数的最优解是以最终重建图像的全变分(Total Variation,TV)函数作为目标函数,通过迭代法求得。为验证该算法,对真实的铝柱体模和工业检测件进行了实验,结果表明,该算法对射束硬化引起的杯状和条状伪影均有显著的抑制效果。     

基于重投影的CT图像硬化伪影校正

在工业计算机断层成像(CT)技术中所用的X射线源通常是多能的,检测过程中只能获得多能投影数据,若直接重建图像则会出现硬化伪影,硬化伪影校正是提高重建图像质量的一重要步骤。本文采用重投影的方法来校正由于射线硬化导致重建图像出现的硬化伪影,通过硬化校正后的重建CT图像质量得到显著提高。     

基于SART算法的CL硬化伪影校正方法研究

X射线薄板层析成像(CL)系统是一种针对板状构件的新型断层成像系统,该系统中存在射束硬化现象。本工作研究了一种基于SART算法的硬化伪影校正算法（SART-BHC算法）,通过对该算法的研究及对CL系统矩阵的计算,使该方法能应用于CL中。通过模拟与实验相结合的方式,利用蒙特卡罗方法获得CL投影的模拟数据,在实际CL中获得实验数据,然后利用SART-BHC与FPB算法对两种数据分别重建。结果表明,SART-BHC算法可应用于CL中,不需要任何先验知识,能很好地校正硬化伪影,并对层间混叠有抑制作用。     

大型工业CT中X射线硬化校正的一种方案

介绍了大型工业CT的一种多色X射线硬化校正方法。该方法利用一个标准函数将多色投影值转化为单色投影值。定义了一些参数来证明该方法适用于大型工业CT的硬化校正,并对参数进行了优化。通过模拟实验,这种校正方法在不需要先验知识,使用单色重建算法的前提下,仍能大大减小CT重建图像的硬化伪像。     

高密度金属包装液体的双能CT检测方法

基于投影分解的双能CT液体探测方法能有效抑制射束硬化效应的影响，但对于由高密度金属容器包装的液体检测，原子序数的计算误差较大。本文在双能分解预处理CT重建框架下，通过数据分析，研究了一种针对高密度金属圆柱形容器包装液体的电子密度和有效原子序数计算结果的线性校正方法。该方法可大幅提高原子序数求解精度，且适用于多瓶液体同时检测。实验数据验证了该方法的有效性。     

放射源192Ir在箱包安全检查设备中的应用

在箱包安全检查设备中使用192Ir作为辐射源,与用X光作为辐射源相比,它具有穿透力强、成本低以及辐射稳定等优势;另对放射源192Ir射线在箱包安全检查设备中的能量硬化和散射影响进行了分析。该系统CT断层扫描图像的密度分辨率小于2%,为今后进一步进行自动物性判别研究提供了理论基础。     

大型集装箱检测系统管理站的任务需求分析与结构规划

由加速器周期性产生的Ｘ射线经前准直器成形为扇形脉冲束流，透过集装箱后再经过后准直器进入阵列探测器，再由前置放大器放大成形为电压信号送入采样保持电路，经多路选择器送去变换成为一组数字量，再经过一系列的预处理就可形成一列象素。由于集装箱是载于拖动装置上的，随着拖动装置的运动，这一列列的象素就可组成一幅完整的集装箱透视图，这样的一个完整过程由中心管理站统一控制和同步。本文介绍实时扫描数据获取与处理，并给     

全帧CCD探测器CT扫描数据读出与拖影校正研究

以光纤耦合全帧CCD方式制作的X射线探测器在实验室高精度X射线CT扫描中广泛应用。由于X射线的强穿透特性,全帧CCD探测器通常工作在无快门模式,图像拖影是该模式下必定存在的伪影。本文针对全帧CCD探测器CT扫描图像拖影校正进行研究,提出了非曝光行校正法校正投影图像拖影,避免了利用暗像元校正法校正投影图像拖影时可能会带来的条形伪影;针对动态曝光CT扫描,设计了基于辐射屏蔽的投影图像感兴趣区域快速读出模式,通过降低电荷转移时间有效抑制投影图像拖影的产生,提高探测器有效信号动态范围。实验结果表明：应用非曝光行校正法能有效校正投影图像拖影、提高投影图像质量;采用投影图像感兴趣区域快速读出模式可有效解决动态曝光CT扫描图像拖影校正难题。     

A beam stop based correction procedure for high spatial frequency scatter in industrial cone-beam X-ray CT

In the energy range of industrial cone-beam CT (a 450 kV X-ray tube is used), the detector scatter (veiling glare) turned out to be the most important source of secondary radiation for a digital imaging system working in the indirect conversion mode. It has been shown that the detector scatter drives the shape of the total image scatter. As a consequence, the latter may be characterized by an important high spatial frequency content questioning the hypothesis, frequently invoked in the scatter correction techniques, of a slowly varying scatter. We propose a beam stop array (BSA) based method for the evaluation/subtraction of the image scatter. The technique has the potential of simultaneously manage all sources of scattering radiation. It can be used in the high spatial frequency scatter case at the condition of opportunely selecting the BSA effective sampling step. It has been shown that the BSA approach can be also successfully combined with a beam hardening correction scheme based on the linearisation method. The work we present is supported by experimental measurements performed with two test objects at two different beam qualities: (i) 200 kV + 2.5 mm of Cu and (ii) 400 kV + 4 mm of Pb and 1 mm of Cd. The detector scatter represents about 36% and 65% of the total white field image for the two investigated beam qualities, respectively.     

由相叠的低分辨扇形束投影数据重建高分辨CT图像

在研究扇形束插值代数重建法基础上，提出了由相叠的低分辨扇形束投影数据重建高分辨CT图像的两个新算法，即扇形束的虚拟探测器法和扇形束的直接重建法，并给出和分析了数值模拟结果。     

多平行束准直器模拟研究

在平行束准直器中引用多通道技术设计了三通道的多平行束（Multi-parallel Beam,MPB）准直器。计算机模拟表明,MPB准直器在保持较高的空间分辨率下,有效地改善了系统的灵敏度。放射药物匀均分布的圆柱数字模具和Jaszczak数字模具（phantom）模拟表明,随重叠比例的增加,未出现重建环状伪影;虽然靠近准直器表面空间分辨率有所下降,但在FOV（Field of View）中心区域空间分辨率近似等同于平行束准直器,重建图像的匀均度有了改善。投影数据的重叠表明,MPB的投影有放大作用。该研究为高成像质量的临床SPECT成像提供一种新的准直器设计方法。     

单光子发射断层图像的人体衰减校正

本文论述了人体组织对γ射线的吸收给ＳＰＥＣＴ图像造成的影响，通过分析对比人体衰减的各种校正办法，提出了我们的新方法，采用偏置的线源和平行缝准直器，产生倾斜的扇形束投影，在同一台ＳＰＥＣＴ上获取透射型和发射型两种数据，从透射型数据重建出人体衰减系数的三维分布图。然后对发射型图像作精确的校正。     

X射线显微CT成像的图像实时校正研究

针对我们研制的小动物活体成像的X射线显微CT系统,研究了显微CT成像的图像实时校正问题,分别对探测器固有缺陷引起的像素响应失真及锥形成像几何造成的光照不均匀进行了分析,提出了校正方案,并实现了图像实时在线校正.初步的实验结果显示,该方案有很好的校正效果,取得了满意的成像质量,能满足实时性工作需求,可以推广应用于其它类似显微CT成像的图像实时校正.     

X射线管原始谱和透射谱的测量及应用

本文基于COMET公司MXR225/22型X射线管,使用高纯锗探测器测量了X射线管大、小焦点几种管电压的X射线原始谱,并测量了小焦点下的初始透射谱,在此基础上测量了X射线穿过几种不同材质(铝、钛、铁和铜)吸收片的透射谱。结果表明：X射线管大、小焦点能谱近似相同,低能端X射线比重较大,原始谱中包含铜、银、钨和铅元素的特征峰;初始透射谱低能端硬化明显,并随着管电压升高,高能端所占比重增大,钨特征峰变得明显,X射线平均能量升高,能谱的X射线强度最大区域在最高能量的1/3附近;金属吸收片对X射线硬化明显,硬化效果强烈依赖于其原子序数。相关结果已在工业CT硬化校正中应用,重建图像质量得到改善。     

192Ir CT箱包安检系统中射线的能量硬化和散射

本工作对¹⁹²IrCT箱包安检系统的射线能量硬化和散射进行实际测量和Monte-Carlo模拟计算，对该系统的能量硬化和散射影响予以定量分析，并提供CT图像重建校正的依据和方法。测量与计算结果表明，射线在吸收体中能量硬化的影响大于散射的影响。     

基于电子束扫描阵列微焦点射线源的倒置结构Micro-CT成像研究

倒置几何结构CT成像系统理论上具有扫描视场大、图像信噪比好、锥束伪影小等优点,但其多焦点、稀疏角的扫描模式亦会带来投影数据截断、稀疏和局部数据冗余等问题。本文利用电子束扫描阵列微焦点射线源和高分辨率小面积探测器等构建了一种新型高分辨率、大视场的倒置几何结构Micro CT实验系统(IG Micro CT)。针对该系统多焦点、稀疏角扫描模式下的投影数据截断和稀疏等特点,提出一种图像先验约束的全变分正则化SART迭代CT图像重建算法。首先通过仿真实验对图像重建算法进行了验证,并对阵列微焦点数量、旋转扫描分度数量等扫描参数进行优化,最后在IG Micro CT实验系统上获得了高分辨的Micro CT测试图像。实验结果表明,本文提出的算法适用于IG Micro CT系统,解决了投影数据截断、稀疏采样和局部数据冗余带来的条状等伪影问题,并验证了IG Micro CT这种新型成像方式的可行性。     

扇形束投影域重建—再投影迭代法

本文所提出的投影域重建——再投影迭代算法可以恢复不完整的扇形束投影数据,从而实现从有限的投影数据重建图象。这种算法把滤波——反投影图象重建过程和再投影的过程纳入一个公式,仅在投影域上估算未知的投影数据,因此避免了重建过程和反投影过程中的插值运算,改善了收敛性,提高了计算精度,缩短了运算时间。模拟实验表明:即使有70％的投影数据丢失,经过两次迭代就能以令人满意的精度恢复丢失的投影数据。     

HLCC法定量评价CBCT图像伪影

为解决CBCT图像评价标准不一问题,本文提出了一种基于HLCC的CBCT图像伪影定量评价方法。该方法通过CUDA模拟CBCT投影,然后用重排算法转换射束获得HLCC曲线,建立三个评价伪影严重程度的定量指标。实验结果表明:定量指标数值越小,表明图像伪影程度越轻,且带伪影的HLCC曲线的三个评价指标数值是不带伪影数值的4~846倍。图像伪影的主次关系可总结为:散射伪影射束硬化伪影几何伪影余晖伪影无伪影。该方法可在投影阶段客观判断图像伪影的严重程度,简单快捷。     

A curve-based material recognition method in MeV dual-energy X-ray imaging system

High-energy dual-energy X-ray digital radiography imaging is mainly used in the material recognition of cargo inspection. We introduce the development history and principle of the technology and describe the data process flow of our system. The system corrects original data to get a dual-energy transparence image. Material categories of all points in the image are identified by the classification curve,which is related to the X-ray energy spectrum. For the calibration of classification curve, our strategy involves a basic curve calibration and a real-time correction devoted to enhancing the classification accuracy. Image segmentation and denoising methods are applied to smooth the image. The image contains more information after colorization. Some results show that our methods achieve the desired effect.     

A fully three-dimensional reconstruction algorithm with thenonstationary filter for improved single-orbit cone beam SPECT

Conventional single-orbit cone beam tomography suffers from incomplete sampling and an inadequate three-dimensional (3D) reconstruction algorithm. The commonly used Feldkamp reconstruction algorithm simply extends the two-dimensional (2D) fan beam algorithm to 3D cone beam geometry. A truly 3D reconstruction formulation based on the 3D Fourier slice theorem is derived for a single-orbit cone beam SPECT. In the formulation, a nonstationary filter which depends on the distance from the central plane of the cone beam is derived and applied to the 2D projection data in directions along and normal to the axis of rotation. This algorithm was evaluated using both computer simulation and experimental measurements. Significant improvement in image quality was demonstrated in terms of decreased artifacts and distortions in cone beam reconstructed images. However, compared with the Feldkamp algorithm, a fivefold increase in processing time is required