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。     

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。     

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。     

基于L_p算子的CT迭代重建算法研究

针对稀疏角度下的CT图像重建问题,E.Y.Sidky等人提出了ART-TV算法。该算法利用图像梯度具有稀疏性作为先验知识,每次迭代利用梯度下降法调整图像梯度的L1范数。论文在ARTTV算法的基础上,利用图像梯度的Lp(0p1)范数代替L1范数对图像进行重建,研究不同Lp(0p1)算子对图像重建效果的影响。实验表明,适当的p可以进一步提高图像重建质量。     

基于全变差和块秩的稀疏角度重建算法

针对少量角度的投影数据重建CT图像问题,将图像的全变差和块秩作为正则项,提出一种稀疏角度重建模型,并采用Bregman迭代算法重建图像。用模拟的投影数据进行了重建数据实验,实验结果表明本算法明显的提高了重建图像的精度和信噪比。同时还研究了基础图像块的大小对重建图像质量的影响。     

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。     

锥束CT扫描方式对ART算法图像重建的影响研究

平板探测器锥束CT的扫描方式对ART(Algebraic Reconstruction Techniques)算法图像重建会产生影响.本文用128×128×128三维Shepp-Logan头部模型作为仿真对象,探讨了不同源-扫描中心距离、投影数、缺角度下扫描方式对图像重建的影响.结果表明,源-扫描中心距离与扫描中心-探...     

新一代多模型迭代算法在70 kVp成人副鼻窦CT扫描中的应用

探讨成人在70 kVp副鼻窦CT检查中降低有效辐射剂量的同时,获取最佳图像质量的新一代多模型迭代算法(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction-V,Asir-V)的权重。本研究对20例成人患者进行副鼻窦Revolution CT检查,采用70 kVp、230 mA条件下进行螺旋CT扫描,扫描完成后对每例患者的原始数据采用不同权重(0,20%,40%,60%,80%,100%)的后置新一代多模型迭代算法(Adaptive Statistical Iterative Reconstruction-V,Asir-V)重建的方法,共获得120幅图像,并对每例6组图像进行客观评价及主观评分。客观评价包括噪声(standard deviations, SD)和对比噪声比(contrast noise ratio,CNR),主观评价由2名评价医生对图像质量评分并对两者的主观一致性进行评价。每例患者扫描完成后,记录其剂量长度乘积(dose-length product,DLP)和CT容积剂量指数(CT dose index volume,CTDI_vol),并计算其平均有效辐射剂量(effective dose,ED)。客观评价结果表明不同权重的Asir-V图像噪声随着Asir-V权重的提升而降低,CNR值随着Asir-V权重的提升而升高,且有效辐射剂量ED较常规头颈部CT检查的平均辐射剂量明显减少;主观评价结果表明不同权重的Asir-V图像评分不同,在Asir-V 60% 时评分最高,且2名医生主观评价一致性好。结合主客观评价结果,认为在70 kVp、230 mA成人副鼻窦Revolution CT检查中,Asir-V 60％的图像既可满足临床诊断的需要,也可明显降低有效辐射剂量。     

旋转镜像NLM约束稀疏角度CT重建

提出了基于旋转镜像变换的自适应非局部平均算法,用于稀疏角度CT重建。设计基于相似窗旋转镜像变换的相似性测度以避免图像边缘模糊;并根据像素梯度及重建迭代次数自适应调整滤波参数,有效保护图像结构信息。新算法主要包含三个步骤:代数重建、非负修正及RAMNLM滤波,循环执行以上步骤直至满足迭代收敛准则。以Shepp-Logan体模进行仿真重建结果表明,新算法可有效抑制噪声并恢复图像细节,显著提高图像质量。     

板状物成像方法研究

在工业CT成像应用中,板状物结构件受形状、结构、组分等特征的限制,使得射线能量与有效厚度不匹配,常规的扫描方式易使投影数据缺失,投影数据完备性较差。为此,讨论了一种基于倾斜圆扫描轨迹和代数迭代重建技术的CT成像模式。首先,在倾斜圆轨迹的基础上进行投影几何关系建模,结合空间几何知识完成投影矩阵的刻画;其次,基于迭代重建算法对轨迹的无约束化,研究任意扫描轨迹的迭代重建算法;最后通过板状物成像仿真实验,验证了算法的正确性和可行性。对于板状物结构件,该方法相对于传统的圆轨迹扫描,投影数据更完备,CT重建质量高。     

OSEM算法在编码板成像中的应用

为提高γ辐射编码成像中MLEM算法在图像重建时的速度及质量,论文基于核医学ECT图像重建中的OSEM算法思想在图像重建时对编码成像所得投影数据进行分组,并采用精细采样平衡相关法的重建结果作为初值进行迭代。通过实验对该算法进行验证。实验表明:OSEM算法可以有效提高收敛速度,改善重建图像质量。在γ辐射编码成像中采用OSEM算法是有效且可行的。     

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。     

大型工业CT流水线图像重建

大型工业CT中，采用等角度扇形束扫描，为达到高分辨率，需要在每个投影下微动探测器。多次采集数据。为了节省成像时间，设想让重建计算和数据采集同时进行，称为流水线图像重建法。研究了这种 水线图像重建方法，并与传统方法的效率进行了比较。     

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。     

三投影CT钢管截面的二值图像重建研究

尺寸检测是保证钢管质量的重要环节,相关在线快速检测技术是目前钢管生产中亟待解决的技术难题。射线CT成像技术作为一种高效图像检测手段,能通过重建钢管截面图像获取钢管的大部分尺寸参数,特别适合对钢管质量进行检测和控制。为减少检测时间,实现钢管尺寸的在线检测和控制,本工作研究采用多源多探测器的CT扫描方式,实现了投影数据的快速获取,并根据钢管截面空间域和像素域的特点,对最大后验概率(MAP)图像重建算法进行了修正,实现了不完全投影数据条件下截面图像的重建。模拟试验的结果表明,修正后的MAP算法可做到最少3组投影下的钢管截面图像重建,得到的尺寸精度基本满足国家标准的要求,这一方法具有一定的理论和实际意义。     

基于阵列式吸收发光CT法的辐射场实时测量系统的研究

分析了已有的各种核辐射剂量场测量方法的基础上, 利用闪烁体吸收发光特点并结合计算机实时成像处理技术,提出了对剂量场分布进行实时成像测量的新方法——阵列式吸收发光ＣＴ 法。研制出闪烁光纤阵列构成的探测器及其伺服控制系统, 用高灵敏度的电荷耦合器件（ＣＣＤ）拾取探测器产生的微弱闪烁光信号,并采用定点采集的方法对视频信号进行数据的快速采集。在图像重建方法上, 提出了迭代滤波反投影重建方法和利用非完全投影进行数据修复,对获取的投影数据进行变换和处理,并通过选择滤波函数及其适当的参数, 可获得最佳滤波效果,以重建剂量场的二维场分布,从而建立了剂量场的实时、高精度的成像测量系统。     

基于多周循环步进式插值扫描轨迹的工业CT柔性检测技术研究

为了在一次CT检测过程中同时实现被检工件的精细检测与内部缺陷快速发现的两种检测需求,提出了一种新型CT检测方案。该方案将一种改进的圆形CT投影扫描轨迹与不完全投影插值算法有效融合,实现了投影采集与最优图像实时重建的同步进行。为验证该技术的可行性,设计了相应的扇束CT仿真平台及试验模体,仿真试验结果表明,该检测技术在CT扫描过程中可及时发现被检工件的内部缺陷,扫描结束后可获得工件的精细CT图像,有效满足了工业CT用户在多种检测目的之间自由切换的柔性检测需求。     

PET/CT中CT的剂量与CT图像质量关系的研究

为在保证图像质量的前提下,降低PET/CT中CT扫描部分的辐射剂量提供数据依据。用GEDiscovery ST16型号PET/CT系统,按不同的采集条件扫描CT质量控制模体,测量CT图像的相关性能指标;测量在各种管电流下的加权CT剂量指数,计算不同螺距下的容积CT剂量指数;分析CT图像质量与CT剂量的关系。结果表明:CT图像高对比度分辨力不受CT剂量影响;CT图像的低对比度分辨力随CT剂量增加而提高;CT剂量能影响CT图像的均匀性;CT图像噪声随CT剂量增加而降低,且可用一表达式来表示。得出在保证一定的CT图像质量的条件下,可以适当降低PET/CT检查中CT部分的辐射剂量的结论。     

基于约束的MLEM图像重建算法

在编码孔γ相机的二维辐射图像重建中,最大似然期望最大化法(maximum likelihood expectation maximization,MLEM)相较传统线性算法能更好地抑制噪声,恢复出高质量的图像,但其缺点是收敛速度慢,且在投影数据有较高统计涨落或含有较大噪声时,迭代次数过高会导致重建图像中噪声急剧增加,图像质量转而变差。本文基于直接解调法思想对MLEM算法进行优化,在MLEM迭代重建过程中加入先验物理约束条件,并将交叉相关法重建结果作为迭代初值。仿真结果表明,添加约束后的MLEM迭代收敛速度得到加快,重建图像的收敛性显著改善。MLEM算法中添加合理约束条件是提高其重建图像质量的一种有效方法。     

基于TV最小化的稀疏角度CT重建算法的比较研究

离散梯度变换(DGT)已被广泛地用作稀疏算子,相应的TV最小化方法也被用于基于压缩感知(CS)的CT重建中。本文比较研究了梯度下降法、软阈值算法和Split-Bregman算法在基于TV最小化的稀疏角度CT重建中的应用。文章将Shepp-Logan模型和Head模型作为测试模型进行仿真实验,实验结果表明:对于稀疏角度CT重建问题,梯度下降法和软阈值算法收敛较慢,重建图像的质量及重建时间都相差不大,而Split-Bregman算法在收敛速度及重建图像质量方面都明显优于其余两种算法,但重建时间较长。