一种基于ART算法的快速图像重建技术

ART算法是一个不断迭代的图像重建方法,提高该算法的重建速度一直是研究的重要方面。针对ART算法简化权因子重建模型,提出了一种快速网格遍历算法,通过简单的加减法和比较运算,即可确定射束穿过的网格编号。由于权因子在迭代过程中实时计算,节省了大量的存储空间,大大提高了ART算法的重建速度。实验结果表明本文提出的算法非常有效,与传统方法相比,重建速度提高了近10倍。     

基于灰度加权的变电压CT重建算法

常规固定电压CT重建,由于过曝光和欠曝光导致的不完全投影信息,成像质量差,为此提出变电压CT重建。通过变电压获得跟工件有效厚度相匹配的有效投影序列,在ART迭代图像的基础上,调整全变差使其最小化,来优化重建。在重建过程中,依据灰度加权,把低电压的重建图像作为初值,应用在相邻高电压有效投影重建中,得到相邻高电压的重建图像,依次类推直至最高电压,工件的全部结构信息重建完毕。实验表明,灰度加权算法不仅实现了变电压图像信息的完整重建,像素值也更加稳定。     

锥束CT图像矩形包围盒快速重建

针对传统锥束CT重建存在大量冗余计算的问题,建立了锥束CT图像矩形包围盒快速重建方法。该方法将重建空间限定为三维矩形包围盒,大大减少了待重建体素的数量,接着将Z线优先算法反投影部分的计算移植到GPU上加速重建。实验结果表明:该方法显著提高了锥束CT图像的重建速度,可推广应用于采用类似算法重建的CT系统。     

代数迭代算法进行CT图像重建的研究

对CT代数迭代重建算法(ART)进行了研究,讨论了射线数目对图像重建效果的影响,并采用平滑方法,改善了重建图像质量,加快了收敛速度,得出了效果满意的工业CT图像。     

具有加速因子的OSEM重建算法用于X射线荧光CT研究

有序子集最大期望值算法(Ordered Subsets Expectation Maximization,OSEM)具有较高的图像重建质量和较短的计算时间,已经被应用于内源CT(如SPECT、PET、同步辐射X射线荧光CT)的图像重建中。本文提出了一种具有加速因子的OSEM算法应用于X射线荧光CT的图像重建,通过引入加速因子h来调制校正因子的步长加快OSEM算法的收敛速度,研究了不同加速因子和不同子集数的AOSEM算法对重建图像质量的影响。计算机模拟及实验结果表明,在获得同等质量重建图像的同时,具有加速因子的OSEM算法的重建速度是常规OSEM的两倍。     

松弛系数-有序子集-最大似然期望算法在60Co集装箱CT检测中的应用

将松弛系数和迭代间像素值约束引入有序子集一最大似然期望算法中,构造出应用于发射CT中的ROSEM算法引入到透射式工业CT中。不仅加快了图像重建的收敛速度而且改善了重建图像的质量。针对ROSEM、代数迭代算法（ART）和卷积反投影算法（CBP）,分别做了模拟实验和实际汽车CT检测以及集装箱CT检测实验,并分析比较了它们在^60Co集装箱CT检测中的应用。ROSEM算法无论在重建速度还是重建质量上都优于ART算法,其重建图像质量和CBP算法相当。     

基于改进平滑硬阈值约束的CT迭代重建算法

稀疏角度投影数据重建CT图像,是一种有效的降低X射线辐射剂量的方式。提出一种改进的平滑硬阈值(SHT)约束,使其更接近于L_0范数,同时最优参数不受重建图像影响。该重建算法沿用ART-TV的重建策略,即对每次ART重建后的图像进行改进SHT的最小化约束。实验表明:新算法提高了重建图像质量,信噪比更高,平均绝对误差更小。     

少投影钢管截面CT重建研究

通过钢管截面CT图像,可以获取其大部分的参数指标,全面检测钢管质量.但是CT图像重建往往需要大量投影数据,这些数据的采集和计算非常耗时.为了加快钢管检测的速度,本文研究了少投影条件下钢管截面的图像重建算法并通过模拟数据验证了其重建的效果.我们分别用ART、MAP和OSEM这三种迭代重建算法对仿真模型进行了重建试验,并根据钢管本身的先验知识分布对算法做了改进,使重建图像质量有了明显的改善.模拟试验的结果表明,ART、MAP和OSEM算法可以实现少于20组投影数据下钢管截面较为精确的重建,并且可以做到10组投影下的近似截面重建.     

先验图像约束的有限角度CT图像重建算法

对于有限角度CT图像重建,提出一种基于先验图像约束的迭代重建方法。将先验图像中各种均匀组织的平均值作为先验信息引入到重建图像目标函数中,约束待重建图像。对Shepp-Logan体模进行了仿真重建实验,并与ART、ART-TV算法进行了主观和客观的对比评价。实验结果表明,本文方法信噪比更高,平均误差更小,重建图像的伪影和变形程度大幅度减少。     

平板X射线源重叠投影的线性迭代重建

为解决平板X射线源多个射线源同时照射时产生的投影重叠问题带来的图像重建困难,本研究提出了一种基于平板X射线源重叠投影的CT图像重建方法。该方法引入线性修正因子修正投影重叠带来的非线性,然后使用联合代数重建算法(SART)实现CT图像的重建。实验表明,该方法可以实现平板X射线源重叠投影直接重建CT图像,但是随着平板X射线源阵列数增大,重建图像质量下降。     

基于自适应NLM修正的CT重建算法

针对稀疏角度CT图像重建问题,J.Huang等人提出了ART-NLM算法。该算法利用NLM对每次ART重建后的图像进行滤波去噪。虽然噪声抑制得到明显改善,但图像结构边缘模糊。论文在ART-NLM基础上改进NLM,通过自适应选取滤波参数及相似块的旋转变换,对待重建图像进行自适应NLM滤波,以达到同时去除噪声和保护边缘的目的。Shepp-Logan体模仿真实验表明,与传统ART-NLM算法相比,新算法提高了重建图像质量,有效平衡了图像去噪和边缘保护。     

基于单电极激励的ART迭代算法电阻层析成像研究

电阻层析成像(ERT)图像重建技术是一个不适定的逆问题求解过程,其中单电极激励是目前ERT测量中获得数据比较多的一种测量方式。论文在此测量基础上提出一种基于灵敏系数原理与ART迭代算法相结合的图像重建算法,推导出了求解ERT反问题的计算步骤。实验结果表明,该算法能够有效地标出物体的位置,与FPB算法相比较,对于简单的流型,该算法有成像质量高的优点,为ERT中单电极激励的研究提供了一种新的方法。     

ART算法高质量重建研究

提高重建质量一直是图像重建重要的研究课题.传统ART算法在重建图像中普遍存在椒盐噪声,通过加入松弛因子,不但加快了算法的收敛速度,而且克服了椒盐噪声.利用计算机仿真实验对松弛因子在不同投影数和不同噪声水平下的重建质量进行了对比分析,结果表明,选择适当的松弛因子,并加入一些先验知识,能够极大地改善重建图像质量.     

利用CUDA技术实现锥束CT图像快速重建

锥束CT三维重建算法的计算量和传输量巨大,仅利用CPU来计算,无法满足实时、快速、准确重建的要求,根据图形处理器运算能力强、存储带宽大的特点,研究了一种不需要学习图形API,就可以在图形处理器上实现三维重建算法的快速运算的方法。该方法采用基于统一计算设备架构的图形处理器,通过这种新架构的编程模式,利用图形处理器中的流处理器来加快滤波和反投影计算,实现了FDK算法的重建加速,与利用图形API的重建方法相比,开发门槛较低。对于尺寸为5123的单精度浮点数据格式的图像,重建时间可以缩短到一分钟以内,并且GPU与计算机的传输时间小于1秒。实验结果表明与仅利用CPU的重建方法相比,本文提出的图像加速方法得到了较高的时间加速比。     

高能CT检测中图像重建算法的积分因子仿真计算

针对核装置的具体情况,设计一种提高其图像指标的算法。利用核装置的大量先验知识并结合蒙特卡罗程序来修正CT检测中图像重建算法的积分因子,通过图像重建仿真实验验证了该算法可有效抑制散射与串扰对图像重建的影响,大幅提高了检测结果的精度。     

基于异构多GPU的锥束CT图像重建研究

针对锥束CT图像重建系统中GPU型号不一致问题,提出了基于异构多GPU的重建模型。该模型基于FDK算法进行重建,采用了按计算能力进行任务分配的方法,确保各GPU计算平衡。采用数据流分解的方法,实现了海量数据的图像重建。给出了该重建模型基于CUDA的实现方法,包括采用流管理和异步函数来实现多GPU并行计算以及滤波和反投影核函数的流程设计。利用高精度工业CT系统进行模型的实验验证。结果表明：所建立的重建模型正确有效,能充分发挥系统中异构多GPU的计算能力,执行效率高。     

探测器分块排列的CT系统及其图像重建

为解决CT系统中扫描视野受限及低剂量成像问题,提出一种探测器分块排列的CT系统及其稀疏角度CT图像迭代重建方法。探测器分块排列可扩大CT图像物体扫描视野,稀疏角度采集投影数据能有效降低辐射剂量,同时采用ART-TV迭代算法重建CT图像。仿真实验表明:该方法可有效扩大CT系统扫描视野,在稀疏角度获取投影数据采集方式下,利用ART-TV迭代重建算法可重建优质CT图像,实现降低辐射剂量的目的。     

一种加速ASD-POCS算法

为进一步提高ASD-POCS算法的图像重建速度,对ART部分的收敛因子进行改进,提高该算法的收敛速度,同时将改进的算法在GPU上进行加速以减少算法的迭代时间,并对Shepp-Logan模型进行重建,实验表明:在数据量相同且保证成像质量的前提下,基于GPU加速的改进ASD-POCS算法较基于CPU的ASD-POCS算法运行速度提高了近2倍,达到了加速的目的。     

基于Wiener滤波的反投影图像重建算法

CT是一种先进的成像技术,投影重建图像为关键技术之一,目前CT图像重建算法多采用滤波反投影针对投影数据不足所产生伪影的问题,经分析伪影产生的原因后,提出了一种基于Wiener滤波与反投算法。算法利用Wiener滤波对传统的滤波反投影图像重建算法进行改影图像重建算法相结合的新图像重建算法,该克服重建图像伪影。通过对典型流型进行实验仿真,证明改进后的算法对重建图像的质量有明进,能较好地显改善。     

基于半扇束扫描的CT图像迭代重建算法

为解决探测器尺寸受限导致的CT图像重建区域面积受限以及X射线辐射剂量较大问题,提出一种半扇束扫描模式下的CT图像迭代重建算法。该算法将探测器水平偏置,稀疏角度下采集物体投影数据,利用ART-TV迭代算法对投影数据进行重建,达到预设迭代次数后,输出重建图像。实验结果表明:半扫描可扩大重建面积,降低探测器成本;利用迭代重建算法,降低剂量的同时重建优质CT图像。