基于可移动紧凑加速器D-T中子源的热中子层析实验研究

中子照相是十分重要的无损检测方法之一,尤其是针对含氢材料、同位素等的无损检测,中子照相技术具有其他射线成像不可比拟的优势。中国工程物理研究院核物理与化学研究所基于紧凑型D-T中子源,研发了可移动中子成像检测仪,成功实现了热中子照相和快中子照相实验检测。为确定基于该装置开展热中子层析检测的可行性,本文进行了数值模拟计算,利用该仪器开展了针对轻重材料模拟件的热中子层析成像实验,利用采集的181幅投影图像,在图像信噪较低和采集幅数较少条件下,成功重建了铝和聚乙烯材料包裹下的0.2 mm直径的钆丝。     

采用硅光电倍增管和塑闪阵列的便携式快中子成像系统的可行性研究

介绍了一种基于硅光电倍增管和塑料闪烁体阵列的小型快中子成像系统.对比X射线成像,快中子成像对低原子序数构成的物质更加灵敏,在工业领域有重要应用.从模拟和实验两方面探讨方案的可行性.利用GEANT4和Python搭建了一套模拟平台,实现从中子到电信号的全物理过程模拟,根据结果进行了图像重建.通过模拟,讨论了能量阈值、闪烁...     

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。     

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。     

基于蒙特卡罗模拟3-DPET图像重建的研究

应用蒙特卡罗模拟软件GATE对GeDiscoveryLSPET/CT扫描系统进行模拟,获得三维投影数据,分别采用三维有序子集最大期望值法（3-DOSEM）与三维滤波反投影法（3-DFBP）进行图像重建,从空间分辨率、成像的对比度以及信噪比等方面对3-DOSEM法与3-DFBP法的重建结果进行比较。结果显示,对蒙特卡罗方法模拟获得的三维投影数据,采用3-DOSEM法重建比3-DFBP法重建得到的图像质量好。     

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。     

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。     

测量中的非线性对集装箱CT重建图像的影响

采用平板校正法,以减弱由于测量中非线性因素的影响使集装箱CT成像产生的伪影.在具体的实验过程中,通过对大尺寸样品投影数据的校正,明显减少了重建图像的伪影.因此,利用该方法可以改善由于测量中的非线性影响所产生的CT重建图像的伪影,从而提高重建图像的质量.     

测量中的非线性对集装箱CT重建图像的影响

采用平板校正法,以减弱由于测量中非线性因素的影响使集装箱CT成像产生的伪影。在具体的实验过程中,通过对大尺寸样品投影数据的校正,明显减少了重建图像的伪影。因此,利用该方法可以改善由于测量中的非线性影响所产生的CT重建图像的伪影．从而提高重建图像的质量。     

快中子共振成像实验研究

利用两次成像法对快中子共振成像进行研究.分别利用6.3 MeV和6.1 MeV快中子对石墨、铜、铝构成的样品进行成像,经图像处理后,消除铜和铝的影像而获得了碳元素的分布图像.     

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。     

用4.5MV静电加速器开展快中子照相的研究

用国产原材料研制了一种适用于快中子照相的关键部件——快中子转换屏。利用⁹Be(d，n)反应在北京大学4.5MV静电加速器上产生低于7MeV能区的快中子，采用胶片成像法进行了快中子照相的初步实验。借助带不同孔径的Fe等不同材料制作的不同厚度的试验样品，对快中子胶片成像法的基本性能进行了初步测试和研究。实验结果表明，研制的快中子转换屏能够满足快中子照相的需要。     

基于电偶极子辐射模型的三维成像算法

提出了一种基于电偶极子辐射模型的三维成像算法.在研究后向投影算法原理的基础上,利用散射模型分析了近、远场成像的关系,提出先采用电偶极子辐射模型对采样数据进行近场化处理,再将处理后的数据反向投影到成像区域,获得成像图像.利用FDTD数值仿真实现对目标的三维成像,验证了算法的有效性,分析了耦合对成像效果的影响.     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

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.     

14 MeV快中子照相用光纤转换屏研究

快中子照相技术因其超强的样品透视能力而成为射线无损检测技术近年来研究的热点,转换屏是中子照相装置的关键部件。光纤转换屏是一种新型的快中子照相转换屏,较大程度兼顾了光纤阵列的高探测效率和荧光屏的高成像质量,具有很好的应用前景。本文以D-T加速器为中子源,用ZnS和环氧树脂以及光纤研制了快中子照相光纤转换屏,耦合科学级CCD数字成像系统,进行了快中子数字照相技术研究,获取了不同光纤排列方式的光纤转换屏积分曝光图像,同时测量了快中子荧光屏和塑料闪烁体等其他快中子照相用转换屏的发光效率,实验结果表明,光纤转换屏的发光效率高于其他类型转换屏的。     

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。     

一种基于光场成像的数字对焦算法

光场成像在频率域中利用傅里叶切片定理实现数字对焦,得到一组数字对焦数据。针对在景深相同的条件下光场成像与传统成像相比分辨率明显降低这一缺陷,本文采用基于稳健的正则化超分辨率算法将低分辨率图像每一点的像素值分别对应到高分辨率网格中,然后进行插值对所得图像进行重建,实现低分辨率向高分辨率的转换。与其他几种传统超分辨率算法相比,该算法的优势在于取得了更高的识别精度。通过MATLAB平台进行了仿真,实验结果表明该算法与传统的迭代反投影超分辨率算法相比其峰值信噪比有很大的改善,从而验证了本文模型与数值算法的有效性。