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 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.     

一种改进的光学CT扫描测量方法

改进的光学CT扫描测量方法利用扫描线与平行于两坐标轴的平行线束交点坐标,快速精确计算出扫描线穿过每个像素格子的长度。在FSART（频谱分析图像重建）算法中,使用此长度可以精确地得到原始图像的投影向量,为后续重建图像更快更准地逼近原始图像打下坚实的基础。计算机仿真结果表明,该方法可以降低图像函数二维傅里叶级数展开的阶数即加快计算速度,重建的精度也有一定的提高。     

代数重建算法中一种快速投影系数计算方法

针对ART（Algebraic Reconstruction Technique）算法重建图像中投影系数是影响重建速度和重建质量的主要因素,提出一种快速计算投影系数的方法。该方法由射线出发,根据射线与网格相交的不同情况,分类快速求解投影系数。同时利用平行射束下射线的相关性与对称性,避免大量重复计算,节省了计算时间。仿真实验选用Shepp-Logan模型,结果表明该方法快速有效。     

少量投影多准则CT图像重建的遗传算法研究

在投影数量极少的情况下实现CT图像重建,是一不完全问题,传统FBP、ART算法一般无法解决此类问题。通过附加先验约束,引入多重准则,将其转化为多目标约束下的最优化问题,然后应用遗传算法求得全局最优解。典型算例表明,在相同条件下其重建效果要优于传统算法。     

基于像素模型的CT仿真投影快速计算

提高仿真投影的计算速度一直是CT仿真技术的重要研究内容。针对像素模型的投影计算,提出了一种快速仿真投影生成算法。首先确定射线与像素模型边界相交的起始像素索引及纵向距离,然后通过该纵向距离依次计算射线穿过的像素索引及相交长度,同时累加出投影数据。实验结果表明,该算法大大提高了投影计算速度,与Siddon算法相比取得了约7倍的加速比;图像重建结果也证明了该算法的正确性。     

高精度CT图像重建的并行运算实现

为解决超大图像(2048×2048)的FBP与OR-OSEM扇束图像重建,作者采用PC机群的并行处理技术。将图像重建算法改写为并行运算方式,按角度数均匀地分配计算任务给各个CPU。并行运算结果表明:图像重建速度与CPU的个数基本上成线性正比关系,可提高近25倍(CPU数为25时)。超大图像的在线重建可采用CPU阵列机来高速实现,这一技术对发展高精度CT具有重要的作用。     

Arnold图像变换及其相关性检测算法的优化设计与实现

分析了水印图像的嵌入,提取和检测过程,研究图像的Arnold变换及相关性检测方法,通过离散点集的置换移植图像信息,计算变换周期满足位置移动的要求,对原始水印图像进行多次Arnold变换,并将这个次数作为密钥保存的置乱次数,以供水印提取时使用,从而优化设计了算法并加以实现.实验结果表明,该方法增强了原始水印的安全性,明显提高了置乱水印产生的效果,并且原始水印的相关系数也有较大幅度的提高,具有一定的抗剪切能力和较好的抗滤波攻击效果.     

基于二维检索的投影矩阵算法

传统的投影矩阵算法复杂度较高,计算效率低。为此,提出一种基于二维检索的投影矩阵算法。采用类似于矩阵中各元素位置的表示方式,分别用行和列2个维度定位一个投影矩阵的元素,行和列计算较为简单,能够同时进行,从而提高计算效率。运用GATE仿真软件进行图像重建实验,结果表明,与经典的Siddon算法相比,该算法的运算时间可提高6倍以上,并且能够保证重建图像的质量。     

X射线CT模型及重建算法

该文从系统论的观点出发,将由投影重建图像中的变换看成空间变化的动态系统模型。基于所建立的连续模型,首先对传统算法的优劣点作了分析比较,接着介绍了基于小波的多分辨分析在图像层析重建中的运用及发展;基于离散模型,从信息论的角度将级数展开法归于单目标优化成像算法,同时介绍了多目标优化理论并对其中多目标熵优化理论的最新发展作了着重探讨。     

医学影像仿真扫描工作站的设计与实现

文中简单介绍了基于计算机仿真技术的医学影像仿真扫描工作站系统的设计。该系统采用Visual C++进行界面设计以及核心算法编程的实现;通过C++语言来调用VTK ( Visualization ToolKit)的类库函数,用以实现医学图像的三维重建;使用Microsoft Access数据库管理与保存患者信息数据与图像数据。实现了一款无需医学影像设备的医学影像仿真扫描工作站软件系统,该系统模拟仿真真实扫描工作站的工作流程以及系统功能。     

基于Spark的CT图像FBP重建算法程序并行设计

将常用于CT图像重建的滤波反投影算法程序设计成能够运行在大数据框架Spark中的并行模式,以此来提高计算效率并实现批量图像的重建,缩短图像重建时间。基于分布式计算框架Spark,利用其图像处理工具Thunder,将滤波反投影算法在图像重建过程中设计成并行程序模式,实现图像的片间并行重建。实验结果表明,随着Spark集群规模的不断扩大,在确保重建图像质量的前提下,重建一定数量的CT图像相比单机模式下时间显著缩短,并行滤波反投影算法具有完全加速比,并行效率趋近于1。基于Spark集群实现的滤波反投影算法能够显著提升CT图像重建速度,并实现大量图像并行重建,可扩展其他的CT图像重建算法,对远程医学图像重建平台的建设具有重要参考意义。     

MPI在CT并行重建中的应用

CT图像重建计算量巨大,为了达到理想的重建时间,并行处理很有必要,CT图像重建过程各个子空间相互独立,具有很好的并行性。采用基于消息传递接口(MPI)的并行算法充分利用了CT图像重建的这个特性,以平行束重建为例,采用卷积反投影重建算法进行CT图像重建过程的并行实现进行分析,实验结果证明,并行处理和单机处理重建结果完全一致,并且能够达到比较理想的加速比,可以扩展到CT的其他重建算法。     

CT扫描工作站仿真系统的设计与实现

介绍CT扫描工作站仿真系统的实现方法。利用计算机仿真、数据库、图像处理和三维重建技术，实现当今主流CT扫描工作站仿真．分析了关键技术并给出了设计结果。     

代数重建法中的一种快速投影系数计算方法*

提出了一种快速投影系数计算方法.该方法只需通过简单的增量运算,即可确定射线穿过的网格编号并计算相交长度.实验结果表明该方法非常有效,与Siddon算法相比,重建速度提高了六倍多.     

基于均匀设计与Powell算法的全局最优化算法及并行实现

复杂函数的全局最优化问题是在求解各种复杂工程与科学计算问题中提炼出来的亟待解决的计算问题,均匀设计具有让试验点在高维空间内均匀分散的特点,而Powell算法具有很好的求解局部最优解的能力,将两种方法进行有效改进后使之相结合,设计出并行全局最优化算法.通过经典的全局最优化函数对算法进行了比较测试,发现该算法具有比以前的算法更好的寻优能力,并对算法时间、空间复杂度以及并行性进行分析和测试.基于均匀设计与Powell算法的全局最优化并行算法具有寻优能力强,时间开销与问题因素个数的平方和布点数成线性复杂度,空间开销与因素个数和布点数成线性复杂度,并行效率好的特点.     

三维锥束重建中滤波器的设计

设计了几种用于CT三维锥束图像重建的滤波器,并将其对图像质量的影响进行了分析。CT是一种先进的成像技术,现已被应用于多个领域。CT图像重建算法多采用滤波反投影法,滤波是此方法的核心部分。本文介绍了三维锥束近似重建的基本原理,分析并设计了几种用于CT锥束图像重建的滤波器,并且通过投影数据的图像重建结果分析了不同滤波函数对断层图像重建质量的影响。实验结果证明：所设计的几种滤波器能较好的满足实际图像重建的要求。     

一种新的光学遥感器优化设计方法

针对高分辨率空间光学遥感器,既要实现轻小型化,又要获得高品质遥感图像的要求,本文提出一种基于成像链路仿真的遥感器优化设计方法。文章以MTF和噪声模型为基础分析成像链路中的各个环节对成像质量的影响,同时考虑末端图像复原处理,构建成像链路仿真模型,通过遥感器指标评价和仿真图像质量评价来优化遥感器的总体指标,从而在保证成像质量的同时降低遥感器研制难度。实验验证了优化设计方法的可行性和优势。