非均匀衰减锥形投影SPECT局部重建

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography, SPECT)是一种核医学成像技术.它能够重建器官的功能图像, 对疾病的早期诊断有很大帮助.锥形投影SPECT能够提高重建图像的光子密度和空间分辨率,但是计算过程非常耗时.在临床上,医生往往关心的是一小块感兴趣区域,例如心脏,而不是整个身体,因此可以利用局部重建来减少重建时间.建立了一个非均匀衰减锥形投影SPECT局部重建框架,即先按照单层重排的方法将锥形投影重排为单层的扇形投影,然后对各个单层投影作数据外插,最后将扇形投影重排为平行光投影后,根据Novikov 平行光投影SPECT解析重建公式得到感兴趣区域的重建图像.最后给出了计算机仿真结果,重建图像清晰,几乎和仿真模型中的感兴趣区域图像一致.实验结果显示该重建框架是可行的.     

MIT中反投影矩阵的计算与数据处理方法

反投影算法是磁感应断层成像技术(MIT)中一种有效的图像重建算法.该算法中反投影矩阵的计算与检测数据的处理是提高重建图像质量的关键.依据磁感应断层像原理,提出了一种有效的MIT反投影矩阵计算方法和检测数据的处理方法.在所建立的仿真模型和实际模型基础上,分别运用该方法进行了图像重建实验与分析.实验结果表明,该方法应用在反投影算法中可以实现MIT图像重建.重建图像能准确反映成像区域内部电导率变化,具有较高分辨率,扰动目标定位准确,形状信息清晰可见.进而验证了该方法的可靠性和有效性.     

应用投影收缩的压缩感知锥束CT短扫描重建

由于锥束CT成像系统在短扫描方式下无法获得完全投影数据,从而限制了图像重建的质量,本文提出了一种基于投影收缩的压缩感知锥束CT短扫描重建算法。考虑BB(Barzilai-Borwen)梯度投影算法的非单调收敛,分析了投影收缩法的预测校正特性,并将校正过程引入到压缩感知图像重建算法中。结合目标函数下降方向和凸集投影下降方向,校正BB梯度投影算法,改善BB梯度投影算法的非单调特性。应用该算法对模拟投影数据和仿体扫描数据分别进行了重建试验。模拟试验结果表明,在25个采样角度下,用提出算法重建图像的信噪比值比自适应最速下降-凸集投影算法、投影收缩算法和BB梯度投影算法的重建结果分别高出9.487 0、9.802 7、3.615 9dB。仿真试验结果表明:在少量投影角度下该算法重建结果有效抑制了条状伪影,清晰重建出边缘细节,极大提高了少量投影数据重建图像的质量。     

ART算法中几种加权因子模型的研究

ART(algebraic reconstruction technique)算法是一种适合于投影数据采集量比较少的情况的图像重建算法。利用其进行图像重建时的主要工作是计算加权因子,该计算方法严重影响图像重建的重建质量和重建速度。讨论、研究并仿真了加权因子的三种计算模型,经比较分析最后得出了一种最优的重建模型。     

用于电容层析成像的一步稳定图像重建算法

本文提出一种基于Landweber迭代的电容层析成像系统一步稳定图像重建算法。该算法通过构建压缩算子可以克服传统Landweber迭代方法存在的半收敛性,得到稳定的重建图像。同时该算法的矩阵算子可以预先计算,然后通过一步矩阵运算实现图像重构。实验结果表明,该算法可保证重建图像的实时性和鲁棒性。     

管壁长弦投影数据截断问题的迭代重建算法

计算机断层成像(CT)可用于管状物的无损检测.当管壁较厚而射线能量较低时,会产生管壁长弦投影数据截断问题.联合代数重建算法(SART)易于处理投影数据截断问题,但是该方法用于管壁长弦投影数据截断问题后,其重建结果仍存在灰度渐变的伪影.为了提高重建图像的质量,将基于Chan-Vese (C-V)活动轮廓模型的重建图像分段常数化修正引入到SART算法中,得到了带分段常数化修正的SART重建算法(PCC-SART).实验结果表明,该算法收敛速度快、精度高、稳定性好.     

锥束ART算法快速图像重建

针对锥束ART算法重建速度慢的问题,提出了一种基于投影的三维射线与体素的快速遍历和求交算法.该算法将三维射线投影到两个互相垂直的平面上,通过计算投影线与投影平面的相交情况来确定三维射线穿过体素的索引及长度.利用该算法在图像重建过程中实时计算权因子,不仅节省了大量的内存空间,而且提高了投影和反投影运算的速度.基于该算法的特点,在重建过程中采用了一种按列优先的策略,减少了不必要的计算,大大提高了重建速度.仿真实验表明,该算法非常有效,与传统的Siddon算法相比取得了17倍以上的重建加速比.     

一种基于容器的对投影矩阵稀疏存储与快速访问的方法(英文)

针对迭代重建算法中投影系数的重复计算,以及投影矩阵存储占用空间大,检索效率低等问题,本文提出一种基于vector容器的投影矩阵稀疏存储与快速访问方法。该方法只计算一次投影系数,并利用容器的大小可变性将投影系数以二进制格式进行稀疏存储。在迭代重建过程中,循环访问这些二进制文件,并使用容器快速检索获得每一条射线的投影系数。实验证明,本文提出的方法有效地减少了投影矩阵占用的内存,减少了迭代过程中计算投影系数的运算量,加快了重建速度。     

电容层析成像系统整体性能的改善

采用代数重建算法处理由电容层析成像系统所采集的投影数据可以获得较高质量的图像,介其耗时较多。本文着重提出一种准则并以此优化迭代过程中投影的选取顺序,以提高代数重建算法的收敛速度,从而改善成像系统的整体性能。     

基于互易原理磁感应成像中灵敏度矩阵的计算

磁感应成像(MIT)是一种利用线圈传感器重建所测物体内部电导率分布的成像方法.MIT中的灵敏度矩阵为所测感应电压对物体电导率变化的函数,是反演成像的关键.基于有限元方法和互易原理,提出一种有效计算MIT灵敏度矩阵的方法,在所建立测量模型基础上,运用该方法进行了实验与分析.实验结果表明,该方法可以快速求解MIT中的灵敏度矩阵,应用在高斯一步牛顿算法中可以实现图像重建,为MIT逆问题提供了更有效的解决方案.