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。     

基于SIMD技术的锥束ART算法快速并行图像重建

ART(algebraic reconstruction technique)算法是一种迭代图像重建方法,适合于大型工业构件的无损检测,其缺点是计算量大、重建时间长。为了提高锥束ART算法的重建速度,本文提出一种快速并行图像重建方法。首先根据锥束CT扫描方式下三维射线的对称性提出一种权因子和体素索引的并行计算方法,通过一次计算可同时得到两条射线的权因子和体素索引;然后采用Intel处理器的单指令多数据(single instruction multiple data,SIMD)技术,一次性加载多个打包数据,利用SSE(streamingSIMD extension)指令实现了投影、计算图像校正和反投影的并行运算。实验结果表明本文提出的方法非常有效,在保证图像重建精度的同时取得了约1.5倍的重建加速比。     

WRP计算全息图的快速生成优化设计

在空间曲面光源的衍射计算研究中,将曲面光源转换为平面光源的集合是一种较为流行的算法。基于WRP算法,给出按z轴加权的方法提高成像质量,并通过理论计算出微小区域ξ内物点的直接投影与区域外物点的WRP算法相结合的方法,提高了全息图的计算速度。理论模拟结果表明,采用该方法能快速、准确、清晰地重建三维物体像,使成像质量及全息图的计算速度有了一定的提高。     

体视2D-3cPIV技术及其在氧化沟模型中的应用

利用基于针孔相机模型的几何共线方程,建立像平面坐标和粒子三维空间坐标的映射关系,采用Tsai's算法完成相机内外部参数标定,得到映射函数的解析式.基于像平面同名粒子是空间粒子在不同相机上的投影这一事实,提出一种较为简单的粒子匹配方法,在此基础上进行流场三维速度矢量重建方法研究和算法实现.标准图像仿真实验和氧化沟模型实验结果表明.该重建方法具有精度高、不需相机布局参数等特点,适合于与氧化沟模型类似流场的2D-3cPIV测量.     

基于WRP点云三维物体的优化分层研究

空间曲面光源的衍射计算研究中,将曲面光源转换为平面光源的集合是一种较为流行的算法。基于波前记录(WRP)方法,计算出三维物体点与WRP虚拟平面有效距离关系,并通过对不同三维物体进行WRP分层计算,得出三维物体WRP分层计算的最优化分层数。模拟及光电再现实验结果表明,该方法在一定程度上能够加快计算全息图生成速度,并且重建像质量较高。     

基于GPU加速的并行脑皮层重建算法研究

提出了一种基于GPU加速的脑皮层重建并行算法.该算法采用过完备球面小波变换对大脑皮层数据进行多尺度分解及重建.首先在三维欧氏空间,给出了沿坐标轴独立进行球面调和-卷积计算的理论证明;然后利用GPU的通用计算功能对球面调和变换和球面卷积运算进行并行处理,实现了脑皮层快速重建.实验结果表明,使用提出的算法重建的脑皮层与传统CPU算法的结果几乎没有差别,但是计算速度提高了50倍.     

射线源平移扫描 CT 解析重建算法研究

微焦CT通过圆周扫描可对处于视场内的物体实现高分辨力成像。针对超出视场的大物体CT成像,一种射线源平移扫描CT(STCT)被提出。STCT采用射线源直线运动的方式采集投影数据,具有结构简单、应用灵活等特点。由于在STCT扫描过程中,每个位置的射线只能照射到部分物体,投影数据存在截断。为了提高重建效率和处理截断投影数据,提出了基于数据重组的滤波反投影重建算法(rFBP),该算法基于STCT扫描特性和X射线衰减性质,通过对置射线源采样点与探测器像元,将截断投影数据重组为全局投影数据,并在此基础上推导了rFBP算法表达式。仿真和实物实验结果验证了rFBP算法的有效性与实用性,重建时间综合缩短至SIRT算法的0.6%。rFBP算法能避免截断伪影,准确、高效地重建STCT图像。     

三维锥束FDK的一种新插值算法

三维锥束重建算法中,近似算法由于数学形式简单,实现容易,而且锥角较小时重建效果较好,所以,实际中广泛应用。在各种基于滤波反投影的近似算法中,FDK算法一直是实际应用中的主流。文章基于体素和晶胞的相似性,把晶胞的特点应用到体素中,提出FDK算法的一种改进方法,并用三维Shepp-Logan模型进行重建。实验结果表明,新方法重建的图像比传统FDK方法清晰,而且还有抑制噪声的作用。     

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。     

结合平面投影与区域生长的点云表面重建

为提高点云曲面重建的精度和效率,提出了一种将平面投影与区域生长相结合的散乱点云曲面重建方法。从散乱点云中选取局部点集,对其离散度进行判断,将较平滑的符合离散度要求的点集投影到二维平面并进行三角剖分,将三角剖分后点之间的拓扑连接关系映射回三维空间,实现该部分点云的表面重建,对剩余的散乱点用改进的区域生长法重建表面。实验结果表明,该算法能够重建出结构形态正确、保留物体细节信息的三维模型,降低曲面重建复杂度并提高其精确度。