基于FDK算法的锥束CT重建近似算法性能比较

相比通常的扇束和平行束CT重建,锥束CT有诸多优点(如空间分辨率高,扫描速度快等)。近似锥束重建算法理论结构简单,重建速度快,易于实际应用。对新出现的几种近似锥束重建算法作了简单介绍,并利用这些算法对3D Shepp-logan模型的仿真模拟对这些算法的特点作了比较和讨论。     

利用CUDA技术实现锥束CT图像快速重建

锥束CT三维重建算法的计算量和传输量巨大,仅利用CPU来计算,无法满足实时、快速、准确重建的要求,根据图形处理器运算能力强、存储带宽大的特点,研究了一种不需要学习图形API,就可以在图形处理器上实现三维重建算法的快速运算的方法。该方法采用基于统一计算设备架构的图形处理器,通过这种新架构的编程模式,利用图形处理器中的流处理器来加快滤波和反投影计算,实现了FDK算法的重建加速,与利用图形API的重建方法相比,开发门槛较低。对于尺寸为5123的单精度浮点数据格式的图像,重建时间可以缩短到一分钟以内,并且GPU与计算机的传输时间小于1秒。实验结果表明与仅利用CPU的重建方法相比,本文提出的图像加速方法得到了较高的时间加速比。     

基于异构多GPU的锥束CT图像重建研究

针对锥束CT图像重建系统中GPU型号不一致问题,提出了基于异构多GPU的重建模型。该模型基于FDK算法进行重建,采用了按计算能力进行任务分配的方法,确保各GPU计算平衡。采用数据流分解的方法,实现了海量数据的图像重建。给出了该重建模型基于CUDA的实现方法,包括采用流管理和异步函数来实现多GPU并行计算以及滤波和反投影核函数的流程设计。利用高精度工业CT系统进行模型的实验验证。结果表明：所建立的重建模型正确有效,能充分发挥系统中异构多GPU的计算能力,执行效率高。     

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...     

基于现代GPU的实时锥束重建算法研究

FDK算法是一种被广泛应用的小锥角近似三维重建算法,但其运算量大,重建时间长。因此,本文提出了一种基于现代GPU实现的实时FDK加速算法。该方法充分结合现代GPU设备,通过灵活有效的并行策略减少反投影所需要的计算量;并利用一种新的基于角度相关性的优化方案进一步提升该算法的性能。大量实验表明该算法在不牺牲重建质量的前提下可以获得更高的加速性能。     

中间函数法CT图像重建算法研究

CT自从被发明以来其技术已发生了很大的变化.这些变化不仅体现在计算机技术、探测器技术和X线技术方面,同时CT的图像重建算法也在不断地发展.本文提出的中间函数重建算法,是一种可以应用于扇束和锥束扫描的图像重建算法.研究它的目的是为将来的锥束扫描提供直接重建算法.     

基于图像质量优化的锥束CT几何校正法

为了解决CBCT图像中因机械误差所导致的几何伪影的问题,提出一种基于图像质量优化的锥束CT几何校正方法。本方法通过引入CBCT图像几何伪影的评价指数,将评价指数作为衡量几何伪影严重程度的目标函数,通过迭代修正标定模体上标记点的坐标,进而达到校正几何参数和消除CBCT图像几何伪影的目的。仿真实验结果显示:CBCT系统的几何参数误差由19.07%降到2.21%,图像中的几何伪影明显减少;在真实实验数据中,该方法有效消除CBCT图像的几何伪影。本方法降低了标定模体加工误差对校正精度的影响,同时大幅度降标定模体的制作成本。     

锥束CT重建FDK算法的两级并行计算研究

三维锥束CT图像的FDK算法重建由于运算量大,在重建高分辨率的图像时,重建所需时间通常难以满足实际应用的需求,集群并行计算是解决上述问题的常用方法之一.在一个SMP集群系统上,采用MPI和Pthreads两种模型相结合的方法,通过节点之间的消息传递和节点内部的共享内存,实现了FDK算法的两级并行.     

低对比度锥束CT图像缺陷分割算法

根据锥束CT图像的特点,通过获取切片图像中的灰度拓扑结构,将整幅图像中的低对比度分割问题转化为在局部拓扑结构中的较高对比度分割问题.然后针对每个拓扑结构,根据设置的2个阈值和4个检测模板,判断当前模板区域是缺陷区域、噪声区域或者背景材质区域,并将4个方向的检测结果相加得到该拓扑结构的检测结果,最终的检测结果为各拓扑结构的检测结果之和.对空心涡轮叶片蜡模锥束CT图像的实验表明,该算法可有效提取低对比度缺陷信息.     

大型集装箱CT系统图像重建研究

研究了大型集装箱CT系统的图像重建技术,给出了卷积反投影算法的基本原理、实现过程,以及目前得到的重建图像。经实际检验,应用该算法重建的图像清晰,能够识别铸造工件中的孔及树木的年轮。     

环形移位悬浮存储器体系并行处理结构快速三维CT图像重建实验系统

ＣＴ（ＣｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄＴｏｍｏｇｒａｐｈｙ）图像重建是一种运算量很大的数据处理过程。特别是三维ＣＴ，其巨大的运算量成为该技术发展的主要障碍之一。采用并行处理技术提高运算速度被公认为是解决这一问题的最好途径。本文具体介绍了采用多处理器并行处理技术实现三维ＣＴ高速图像重建的“环形移位悬浮存储器”并行图像重建系统ＰＩＲＳ－４（４－ｐｒｅｅｅｓｓｏｒＰａｒａｌｌｅｌＩｍａｇｅＲｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎＳｙｓｔｅｍ）的体系结构和硬件、软件设计，包括系统结构与配置、交叉开关网络的设计以及控制模块的硬件细节，系统工作流程、卷积反投影图像重建算法描述、操作系统与编程语言的选择、仿ＥＭＳ方式的原理和浮点数的直接内存读写等。并给出了在ＰＩＲＳ－４上实现ＣＴ图像重建的实验结果及分析。     

基于自适应NLM修正的CT重建算法

针对稀疏角度CT图像重建问题,J.Huang等人提出了ART-NLM算法。该算法利用NLM对每次ART重建后的图像进行滤波去噪。虽然噪声抑制得到明显改善,但图像结构边缘模糊。论文在ART-NLM基础上改进NLM,通过自适应选取滤波参数及相似块的旋转变换,对待重建图像进行自适应NLM滤波,以达到同时去除噪声和保护边缘的目的。Shepp-Logan体模仿真实验表明,与传统ART-NLM算法相比,新算法提高了重建图像质量,有效平衡了图像去噪和边缘保护。     

Image quality of cone beam CT on respiratory motion

In this study, the influence of respiratory motion on Cone Beam CT (CBCT) image quality was investigated by a motion simulating platform, an image quality phantom, and a kV X-ray CBCT. A total of 21 motion states in the superior-inferior direction and the anterior-posterior direction, separately or together, was simulated by considering different respiration amplitudes, periods and hysteresis. The influence of motion on CBCT image quality was evaluated with the quality indexes of low contrast visibility, geometric accuracy, spatial resolution and uniformity of CT values. The results showed that the quality indexes were affected by the motion more prominently in AP direction than in SI direction, and the image quality was affected by the respiration amplitude more prominently than the respiration period and the hysteresis. The CBCT image quality and its characteristics influenced by the respiration motion, and may be exploited in finding solutions.     

高分辨针孔SPECT三维图像重建的实现

采用一种新颖的查找表法来实施有序子集期望值最大化（OSEM）的针孔SPECT图像重建算法,有效地将针孔响应修正包含在查找表中,进而实现高分辨针孔SPECT的三维图像重建。标准Jaszczak模具的成像实验结果表明：该方法不但能显著减少图像重建过程的计算时间和内存占用,且能显著改善重建图像的分辨率。因此,查找表法是能够快速实现针孔SPECTOSEM图像重建算法,并能将针孔响应修正包含在查找表中以获取高分辨断层图像的有效方法。     

基于Radon变换导数的精确三维CT图像重建理论与改进方法介绍

本文主要介绍了一种基于Ｒａｄｏｎ变换导数的精确３Ｄ－ＣＴ图像重建的改进方法，它的计算复杂性和成像质量与传统方法相比有很大改善。     

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。     

SPECT/CT活度定量中校准体模和重建方法的选择

本文探讨了SPECT/CT校准体模和重建方法的选择,以用于临床SPECT/CT的准确活度定量。分别对活度已知的点源、大圆柱、小圆柱3种校准体模进行SPECT/CT扫描,然后对每个断层数据依次采用4种重建方法（FBP、OSEM、OSEM+AC、OSEM+AC+SC）进行重建,并据此计算校准因子。将小圆柱作为活度定量的对象进行定量误差计算。OSEM+AC和OSEM+AC+SC的平均相对定量误差均小于10%,FBP和OSEM的平均相对定量误差均大于20%。OSEM+AC的平均相对定量误差在采用小圆柱做校准体模时与OSEM+AC+SC无显著差异,而在采用大圆柱和点源时,分别较OSEM+AC+SC的小3.38%和6.48%（P<0.05）。3种体模的对比中,采用OSEM+AC时差异不显著,采用其他重建方法时差异显著。采用OSEM+AC+SC时,小圆柱作校准体模的定量误差较大圆柱和点源的结果分别小3.92%和6.42%（P<0.05）。结果表明,基于CT和迭代算法的衰减校正可有效提升活度定量准确性,但散射校正的效果不佳;校准体模应尽可能与目标定量对象相似。合理选择校准体模和重建方法,可有效提升SPECT/CT的活度定量准确性。     

CT图像重建方法在半影成像中的应用

CT图像重建方法和半影成像是两种传统的辐射图像诊断方式。将CT图像重建方法应用到半影图像数据处理中,探索出一种新的半影图像处理方法。在新的半影编码孔图像数据处理中,首次应用了与图像诊断系统点扩散函数无关的编码孔图像处理方法,解决了传统编码孔图像处理中由于图像诊断系统点扩散函数不确定带来的技术难题。在理论研究的基础上进行了半影模拟成像及图像重建,获得了理想的研究结果。     

均匀介质中γ成像三维图像重建

将γ相机的小孔成像模型类比成平行束模型,在代数重建法(ART)的基础上,加入衰减补偿,实现了均匀介质γ成像的三维图像重建。对比加入衰减补偿和未加入衰减补偿所重建放射源的位置和强度分布,得出介质对γ相机成像三维图像重建的影响:屏蔽介质只会影响重建后放射源的强度分布,不会影响放射源的位置分布。通过MC模拟数据的重建结果表明,本方案是切实可行的。