双能CT图像域基材料分解算法的研究进展

能谱CT可产生不同X射线能量下的基材料图像,所产生的基材料图像可用于组织成分和造影剂分布的定性与定量评价,且对成像物质分离、鉴别的能力明显优于传统单能CT。能谱CT中双能谱技术是最常用的模式之一,在临床应用中发挥了重大作用。本文就双能谱CT图像域基材料分解的两物质分解、多物质分解方法进行总结,最后展望未来可能的发展方向。     

能谱CT对门静脉成像质量影响的研究

目的：探讨能谱CT对CT门静脉成像（CT Portal Venography,CTPV）质量的影响。材料与方法：对45例肝硬化门静脉高压患者行能谱CT扫描,应用能谱分析软件,分别采用混合能量模式（QualityCheck,QC,140kVp）、能量为51keV和70keV的单能模式进行重建,测量并计算三种重建模式CT图...     

一种基于多能统计的射束硬化校正方法

在X射线层析成像(X-CT)系统中,传统的CT重建算法都基于射线源是单能的假设提出的,而实际的射线源是多能的,直接由多能投影数据用传统的重建算法重建图像,会导致硬化效应。本文把实际的多能谱细化成若干个子能谱,根据光子数服从Poisson分布这一规律建立数学模型,在传统迭代重建算法的基础上,借用统计的方法进行参数估计。实验结果表明该方法可以有效消除重建图像中的杯状伪影,提高重建图像质量。     

锥束CT的CT值标定方法

CT值是医学CT重建图像的一个必备要素,在某些场合下已成为医生诊断疾病的辅助工具,比如骨密度测量、图像分割与识别等。本文介绍一种锥束CT的CT值转换方法。借助Sedentex CT模体,分别获得5种材料的标称CT值和锥束CT衰减系数重建值,并经线性拟合,建立起标称CT值和衰减系数重建值之间的转换方程。最后,分析对比度噪声比和图像灰度值均匀性偏差在CT值转换后的变化情况。      

基于多能谱CT与NC-POCS重建算法的泡沫铝孔隙率计算

孔隙率是评价多孔材料相关性能的重要因素之一,是检测材料质量的一项重要指标.针对孔隙率值受分辨率影响较大的问题,在能谱与材质信息均未知的条件下,本文基于多能谱CT与(NC-POCS)非凸-凸集投影算法,结合非负矩阵求解方法,实现分解重建,以多孔材料泡沫铝为例,分析其在不同分辨率下的孔隙率变化情况.实验结果表明,本文提出的...     

双能CT能谱误差传递分析

双能CT技术可以重建物质的原子序数和电子密度信息,是一种有效的物质辨别技术。进行X射线能谱估计是双能重建的前提,能谱估计的准确性直接影响双能重建结果。但是,目前还没有学者对能谱估计的误差如何影响双能图像质量进行系统的研究。本文从双效应分解双能重建出发,量化分析能谱估计误差对双能重建结果的影响并给出误差传递的理论计算方法,论证影响双能图像准确重建的关键因素,同时由此定义适用于双能成像分析的能谱误差和针对双能成像的等效能谱概念。初步实验结果验证了这些理论的有效性。     

9 MeV工业CT系统下一种简单的 线衰减系数测定方法

在考虑选择射线源能量、计算射线源的穿透能力或研究材料屏蔽性能时,被检测材料的线衰减系数是一个重要参数。本文基于9 MeV工业CT系统,提出一种简单的线衰减系数测定方法,对CT检测工作中常见的铝（Al）、钨（W）和钢（Fe）材料进行线衰减系数的测定。首先,选取不同厚度的金属材料,分别放置于探测器与射线源之间,使中心射束垂直透过金属材料;然后分别读取不同厚度金属材料下探测器通道的示数,通过线性拟合计算出被检测材料的线衰减系数;最后将测定结果与文献和NIST数据库中的结果进行比较。结果表明,通过实验测定的三种材料的线衰减系数比较准确,实验结果可用于相同材料的CT检测中,也可采用本文方法计算其他材料的线衰减系数。      

基于主成分分析的多能谱CT图像分析方法研究

基于光子计数探测器的能谱CT,可以同时采集多个能谱通道的投影数据,并获得相应能量范围内物质的吸收特征,可以有效应用于物质识别与材料分解。主成分分析是一种很好的多元数据分析技术,可以用于处理多能谱CT数据。本文分别在投影域和图像域对能谱CT数据进行主成分分析,并对分析结果做出系统比较。为了减少噪声的影响,提高能谱CT图像的彩色表征性能,提出双域滤波与像素值平方相结合的方法,用于含噪声的主成分图像去噪,然后将所选取的主成分图像映射到RGB颜色通道。实验结果表明,无论是在投影域还是图像域进行主成分分析,都可以获取清晰的CT图像,识别出物质的不同成分。相较于在图像域的主成分分析方法,在投影域进行主成分分析能够保留物质的更多细节,获取更清晰的彩色CT图像。      

双能CT的基本原理、应用和未来展望(英文)

断层影像(CT)的图像对比度与扫描所用的X光源能谱分布有很大关系。传统CT使用具有能谱分布的一个光源进行成像,有时会出现信息模糊致使两种不同材料在CT图像上完全相同。双能CT使用两个不同分布的能谱对物体进行成像,能够消除单能谱情况下的信息模糊。虽然双能CT的基本概念由来已久,但最近商业系统的出现使双能CT迅速成为一个热点。我们首先概述了双能CT的基本物理原理和双能信号处理方法,包括促使双能CT进入现代医学成像的关键技术。其次,双能CT的应用已非常广泛,本文从其在临床应用角度进行了详细介绍使读者有所了解。最后,我们简要探讨了当前的两个技术发展领域:光子技术探测器和技术合成CT。     

基于光谱估计和图像重建的双能量CT迭代算法

已知的光谱信息对双能量CT（DECT）重建具有重要的意义,但在实际应用中,光谱信息很难直接获得,此外,双能量CT的重建算法对噪声敏感,因此,在重建算法中需要设计对应的噪声抑制方法来提升重建图像质量。本文提出了一种同时更新双能量CT估计光谱和重建图像的迭代方法,该方法不需要提前获得光谱信息,估计光谱和重建图像可以通过提出的算法同时获得。两组实验用来验证算法的有效性。实验结果表明,提出方法不仅能够准确估计光谱,也可以同时提升DECT重建图像质量。      

一种基于双平面扫描方式的双能静态CT系统

静态CT技术相较于传统的螺旋CT，在扫描速度上有着革命性的优势，这使得其在行李安检等领域有着巨大的应用前景。目前，要实现静态CT系统的实际应用，需要解决几何尺寸误差标定、有限角重建、双能投影数据匹配等一系列实际问题。本文提出了一种基于分布式X射线源和双平面扫描方式的双能静态CT系统。该系统采用碳纳米管冷阴极射线管，实现X射线源的高速启停；并采用双平面扫描方式，提高投影数据的覆盖角度以减小伪影，并通过采集双能投影数据实现物质识别。本文详细介绍该静态CT系统的系统设计、几何校正及成像方法等内容。实际实验结果显示该系统可对箱包及其内部物体进行三维成像，获得较为理想的形状及材料信息，在行李安检领域具有较高的实际应用价值。      

基于物理小波的频谱分解方法及应用研究

在地震资料频谱分解中,采用匹配地震子波的物理小波,依据地震信号的特征,用振幅、能量衰减率、能量延迟时间及地震子波的中心频率等四类参数构造基本小波,把地震信号分解在小波域,高频分量能够得到精细的刻画.本文以物理小波变换为工具, 给出了该变换中的核函数的选择方法,进而提出了基于物理小波变换的频谱成像方法.我们将此方法用于海上某油田河流相储层的描述,并与常规软件中的小波变换频谱成像结果进行了对比, 结果表明,本文提出的方法更能精细地刻画地质事件.     

基于形变仪器同震形变波衰减规律的研究

基于黔江台2套倾斜仪记录到的442次同震形变波,对比分析其波谱特征,分区域统计其振幅A与震级M的关系。研究发现:①垂直摆的震动周期和阻尼系数均较小,其波谱信息记录较丰富,适合波谱的时频分析;水管仪的基线较长,阻尼系数较大,抗干扰能力较强,其振幅记录较稳定,适合能量衰减分析;②垂直摆与水管仪的A-M关系均呈指数关系,随着震中距的增加,曲线的拟合程度增强,且指数系数b与ln_a呈负线性相关;③衰减因子k是用来量化同震形变波能量衰减的主要系数,它随着震中距（△≤6000km）增加而增大,且各区域的衰减因子具有一定规律性,对后期建立巨大远震触发型地震模型及其参数设置具有一定指示意义。     

CT系统的能谱估计及射束硬化校正算法

本文给出对CT系统X射线能谱的估计算法和单成分被测物体CT成像的射束硬化校正算法，并给出和分析了数值模拟结果。     

CT图像中裂纹缺陷的理论分析

由于易受到其它因素的影响,用CT图像直接分析材料服役过程中损伤状态的变化往往比较困难.本文从混合体的质量衰减系数的计算角度出发,分析了质量衰减系数的计算原理,得到了它的另一个等价表示;并推导出材料服役环境下,只包含单杂质的情况时,微裂纹群的出现所带来的裂纹缺陷体积百分数、密度变化与CT图像值之间的关系式,最后得到了裂纹缺陷体积百分数与损伤变量的关系式,为后期利用CT进行材料疲劳寿命分析奠定了理论基础.     

基于非局部全核变分方法的稀疏角多能CT重建

稀疏角采样与减小X射线源电流可有效降低多能谱CT低辐射剂量,然而会导致投影数据不足且包含较大噪声,重建图像会严重降质。针对这一问题,本文对传统全核变分（TNV）正则化方法进行推广,利用非局部梯度向量构成的雅克比矩阵的低秩特性,提出非局部全核变分（NLTNV）正则化方法。该方法用单个正则项同时建模能谱CT图像的结构相似性、梯度域稀疏性与非局部自相似性3种先验信息,能恢复稀疏角度投影含较大噪声（剂量较低）时图像的结构特征,并且有效缓解了用多正则项建模多能谱CT图像不同先验信息所导致的正则化参数过多问题。此外,基于NLTNV的重建模型为凸优化模型,保证了算法的稳定性与收敛性。实验结果表明,与TNV正则化方法相比,本方法显著提升重建图像的整体质量。