锥束CT图像重建算法的快速实现

本文基于锥束CT滤波反投影重建的FDK算法,通过两种算法改进并结合基于共享内存的OpenMP并行技术和代码优化,实现了锥束CT图像的快速重建.基于锥束CT实际投影数据的重建结果表明,图像重建速度得到了较大的提高,断层图像重建质量与FDK原型算法相当.     

基于单一圆轨道的锥束投影的精确重建的可能性

本文介绍了一种可以对来自于单一圆轨道的锥束投影数据进行精确重建的分析方法。特别是，通过利用光谱外推技术获得相应的重建算法。这一工作总结了Ｔｕｙ充分条件和Ｓｍｉｔｈ充要条件，并且该分析方法对解决数据不完整的问题是有意义。     

论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法

锥束图象重建算法正在快速发展，并用于重要的生物医学和工业应用中。在本文中，主要讨论有效的精确的、可能用于动态研究的算法，特别是近年发展起来的Grangeat类和Katsevich类的算法。这一选择是基于CT和显微CT的定量的和功能的应用需求。2002年，Lee和Wang提出了圆周和螺旋情形Grangeat类的半扫描锥束算法，解决了短物体重建问题。原理是利用在Grangeat类重建公式中的Radon空间信息，在阴影区域进行适当的数据插值，从而抑制Feldkamp类重建算法的亮度,减低伪影。在圆形和螺旋半扫描情形，首先我们确定位于不同采样冗余区域之间的边界。然后我们导出相应的加权函数以用于特征点的计算。就亮度减低伪影而论，Grangeat类半扫描重建算法优于Feldkamp类半扫描重建算法。2001年Katsevich推导了第一个理论上精确的螺旋锥束滤波反投影型重建公式。其局限性是探测器窗口较大和待重建物体的半径较小。2002年Katsevich改进了他的第一个公式。新的公式对病人的尺寸没有多少限制，而且相对旧公式假设了较小的探测器阵列。最近，Katsevich将他的方法推广到一般的扫描轨迹，证明了早期的两个公式是他的一般结果的特例。针对长物体的动态体成像，我们极其需要改进现有的Grangeat类和Katsevich类的算法。     

体CT锥束精确图像重建Katsevich算法的理论研究

本文主要介绍了关于新型的锥束CT重建算法——Katsevich算法。首先描述了如何引入Katsevich重建公式,同时介绍了Tam-Dannielson窗口和PI线的一系列与其他重建算法不同的重建方式,指出反投影过程与Feldkamp重建算法的反投影过程是一样的。我们可以利用这个重建算法有效地进行锥束螺旋CT重建,并得到效果理想的图像。我们也可以设计相应的并行算法,便于分析这些算法的复杂度,如：分析算法时间并且采用并行算法加快运行速度。这个方法也可以被用来改进成为其他重建公式（例如Zou和Pan的BPF型反转公式）。     

锥束X-CT系统校准方法的实际应用分析

FDK算法是应用在锥束CT系统中最有代表性的重建算法之一,该算法是在假设CT成像系统满足理想成像关系的条件下得到的.然而实际的锥束CT成像系统很难完全满足理想成像关系的要求,系统的几何失配会极大影响重建图像的质量,因此必须在重建之前对成像系统进行校准,获得系统的几何失配参数,并在重建过程中修正几何失配参数造成的影响.本...     

锥束CT图像重建算法

随着螺旋多层面CT的出现，医用CT正在向着螺旋锥束CT转变，从螺旋锥束数据来重建图像有许多优点，但是这种成像方式在数学上比较复杂，技术实现也有相当的难度。本文介绍这一领域的重要成果，特别是近年文献中的基本思想，文中涉及及各种主要重算法，包括准确重建，近似重建和迭代重建算法，简言之，当数据是完整的，无噪音的，应选择准重建方法，当数据是有噪音的和／或受物体运动干扰，近似重建会有较好的性能，而当数据是不可靠的和被载截断时，迭代方法可以发挥作用，今后主要研究方向是对这些算法进行改进，比较它们的特性，并将其优点结合到一起。     

任意扫描轨迹的CT成像方法研究

在工业CT成像应用中,由于复杂结构件形状、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,本文通过改变轨迹来弥补投影数据缺失,推导任意轨迹的成像模式。首先,在任意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,进行任意轨迹成像模式下的迭代重建;最后通过小锥角、大锥角以及厚度差异比较大的构件成像仿真实验,验证算法的正确性和可行性。对于厚度差异比较大的工件,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。     

锥束扫描三维CT及其工程应用

目的介绍了作者基于非晶硅面阵探测器开展的3D-CT(Three dimensional Computed Tomography)及基于ICT(Industrial Computed Tomography)的逆向工程技术(RE-Reverse Engineering)研究.方法与资料利用具有高分辨率、高灵敏度、高动态范围的非晶硅面阵探测器,开展锥束扫描3D-CT研究,采用Feldkamp型三维重建算法,即利用锥束射线回转扫描得到的二维数字投影序列重建被扫描区域的断层图像.在小锥角情况下,重建质量可以与二维CT相媲美;对三维重建得到的CT图像进行相应的图像、图形处理,获取实物内外表面轮廓数据,并将其输入CAD设计平台,逆求出实物原型的CAD模型.结论 320KV和9MeV高、低能射线下的重建指标:空间分辨率为2.0~3.0Lp/mm;密度分辨率为0.3%;基于3D-CT的RE技术对于各种复杂结构的快速原型制造、技术破译、改型设计提供了有力的手段,有着十分重要的应用价值和广泛需求前景.     

利用EUV模拟观测和CT方法重建均匀等离子体层全球密度分布——三维ART重建和地球遮挡效应研究

本文对地球等离子体层和电离层进行了三维建模,并模拟卫星对30.4 nm极紫外线的探测过程,取得圆轨道平行束情况下的投影数据.采用改进的ART算法对所得数据进行三维重建,获得等离子体层的空间密度分布.结果表明,在投影角度覆盖180°的情况下,重建结果很好地再现了模型中空间各点的数值.文章对实验结果从CT重建方法的角度进行...     

三维锥束代数重建算法的投影排序方案

代数重建算法中的投影访问顺序对重建图像的收敛速度和精度有很大的影响。针对三维锥束代数重建算法,比较了几种投影序列排序方案的重建图像收敛速度:顺序访问方案,多水平级排序方案,素数分解排序方案,加权距离排序方案。通过仿真实验得到的实验结果表明:在三维锥束ART算法中按照后三种投影序列排序方案排序后的图像重建比顺序访问方案的收敛速度快,并且WDS排序方案的收敛速度最好。     

斜坡地基静力触探试验离散元分析

通过二维离散元模拟斜坡地基静力触探试验,研究试验过程中锥尖阻力的变化以及斜坡地基的宏微观力学响应。结果表明:归一化锥尖阻力峰值在坡角较小时无明显提升,在坡角足够大时提升明显,稳定值随着坡角增大略微减小,说明斜坡边界对表层土力学性能影响明显,而对深层土影响较弱;锥尖贯入过程中,斜坡地基探杆两侧土体变形不对称,坡上一侧膨胀,坡下一侧压缩,不对称性随着坡角增大而增大;贯入到表层时,探杆两侧微观接触力链不对称,坡上一侧具有更大应力,但当贯入到深层时力链趋向于对称,其临界深度随着坡角增大而增大,与坡角呈近似线性关系。     

显微CT的锥束重建技术

显微CT技术一直是Iowa大学CT/显微CT实验室研究的焦点。这篇文章报告了我们在锥束显微CT方面最近取得的一些进展。我们利用Feklkamp类算法了多X光源和检测器偏置条件下的近拟图象重建；解释了Grangeat精确重构框架下的图象伪影。最后重点介绍了最近有关一般分块迭代Landweber格式的收敛性结果；给出了模拟和实验结果，探讨了进—步的研究方向。     

Posteruptive activity on the First Cone of the Great Tolbachik Fissure Eruption and recent volcanogenic generation of bauxites

The posteruptive activity on the First Cone of the Northern break of the Great Tolbachik Fissure Eruption from 1976 to 2003 is characterized based on geochemical studies. Results are presented from the study of the mineralogy and geochemistry of material that occurs in areas where cone gases are released at the surface over a wide range of temperatures. More than 50 volcanic exhalation minerals, including five new mineral varieties, have been identified. The variation in the temperature regime and the cone microtectonics have been analyzed for this material. The geological-mineralogical and biogenic factors which result in the present-day volcanogenic occurrence of aluminum oxide have been discovered.     

对自相似扩展(SSE)模型的改进和研究

自相似扩展拟合法(Self-Similar Expansion,SSE)假设日冕物质抛射(CME)具有恒定角宽度、沿径向向外传播的、自相似扩展的球形前沿,由日心出发的、与这个球形前沿相切的圆锥的圆锥角就是通常所说的CME角宽度,半角宽度取值范围是[0°,90°],固定Φ角拟合法(Fixed-Φ,FΦ)和调和均值拟合法(Harmonic-mean,HM)分别对应SSE模型的半角宽度为0°和90°的特殊情况.本文中修改后的自相似扩展拟合法(MSSE)假设CME具有自相似扩展的半球形前沿,能够提取的CME参数包括由日心出发的、圆锥截面过球心的圆锥的半圆锥角和CME的主传播方向、传播速度,其中半圆锥角取值范围是[0°,90°],FΦ和HM分别对应MSSE模型的半圆锥角为0°和45°的特殊情况,半圆锥角为90°时,CME前沿是以日心为圆心的半圆.MSSE拟合法扩大了SSE模型对CME前沿形态的描述范围,将半圆锥角作为判断CME是否能够到达、何时到达某颗卫星的重要参数.基于单颗STEREO卫星日球层成像仪(Heliospheric Imager,HI)图像,结合STEREO和ACE卫星的太阳风实地观测数据,本文深入分析了2010年23个CME事件,结果发现:在用于预报CME事件是否能到达某颗卫星、何时到达时,MSSE拟合法相比FΦ、HM和SSE拟合法,不但可以更准确地拟合CME主传播方向和传播速度,也可以缩小预计到达时间和到达速度的误差.     

口腔锥形束CT剂量评估模式的研究现状?

基于平板探测器的口腔锥形束计算机断层成像（CBCT）具有X射线Z方向（本文中指平行于CT旋转轴的方向）宽准直、180°至360°投影角度范围可选、扫描视野尺寸可调节、全扇束或半扇束偏置模式可选等特点。受检者头部的吸收剂量分布与传统多排探测器CT （MDCT）和其他临床CBCT （例如放射治疗图像引导的CBCT、介入手术的CBCT等）的吸收剂量分布相比更加复杂。因此,至今还没有有效的、取得国际共识的口腔CBCT剂量评估模式。本文调研了CT剂量评估的相关研究,将口腔CBCT剂量评估模式总结为由相互联系的剂量表征量和受检者医疗照射剂量（本文中指基于人群平均数据的有效剂量和受检者特异的组织器官吸收剂量）两个层面构成。同时指出,口腔CBCT剂量表征量研究的关键问题是如何准确地描述口腔CBCT扫描一个均匀圆柱体模时,体模的垂直于Z方向的中间平面的吸收剂量分布规律,目前,面平均吸收剂量是最有潜力解决该问题的剂量表征量;口腔CBCT可以直接采用MDCT的受检者医疗照射剂量评估原理,但还需要解决的关键问题是如何提供准确的受检者对X射线的衰减情况;同时,口腔CBCT的剂量评估模式研究还应该探讨锥形束X射线阳极效应、锥角效应的影响。      

Eruptive styles and inferences about plumbing systems at Hidden Cone and Little Black Peak scoria cone volcanoes (Nevada,U.S.A.)

We describe two small scoria cone volcanoes, Hidden Cone and Little Black Peak (ages between ~320–390 ka), in the Southwestern Nevada Volcanic Field and discuss their eruption mechanisms and inferences about their plumbing systems. Cone-forming pyroclastic deposits are consistent with eruptive styles ranging from Strombolian to violent Strombolian, and lavas emanated from near the bases of the cones. The volcanoes are monogenetic (rather than polycyclic, as allowed by previous geomorphic interpretations). Vents at each volcano appear to coincide with pre-existing normal faults, consistent with observations at older, deeply eroded volcanoes in the region. The existence of these two volcanoes on a topographically high area (particularly Hidden Cone) provides evidence for short feeder dike lengths (~500 m at the surface). We infer that this short length reflects the small length scale of the mantle source region that was tapped to feed each volcano. Editorial responsibility: J Stix     

基于FDK算法减小误差的研究

本文介绍了一个重建误差和扫描半径之间的关系,并在此关系的基础上提出了一种新的基于不同半径的两个同心圆轨道的算法,利用估算的重建误差改善重建结果。随后进行了数值仿真实验。通过数值模拟实验评价了此算法的性能,结果表明新的算法能比已有的同类算法更好地估计重建误差,从而获得更精确的重建结果,在锥角≤±10°时都能获得相当好的重建结果,在锥角更大时也能起到很好的改善作用。最后本文讨论了此类算法的局限性。     

一种扇束扫描模式下的图像重建迭代算法

CT图像重建的扫描模式有平行束、扇束、锥束等,在扇束扫描模式下的图像重建算法大多基于图像的正方形网格剖分。本文建立了扇束扫描模式下新的图像重建离散化模型,并给出了基于新模型的代数迭代校正格式和重建算法。对新的模型下迭代算法几何意义进行了讨论,基于新模型的代数迭代重建算法有助于提高成像质量,启发新的图像重建算法。     

Cone morphologies associated with shallow marine eruptions: east Pico Island, Azores

Eruptions in shallow water typically produce cones of volcaniclastic material. In order to identify any systematic effects of water depth and other environmental parameters on cone morphology, we have measured the heights and widths of cones in multibeam echo-sounder data from a submarine ridge extending southeast from Pico Island, Azores. XRF analyses of dredged samples show that lavas here vary compositionally from alkali basalt to trachybasalt and trachyandesite. Cones in deeper water are generally steep-sided with upper flanks close to 30°, the dip of talus at the angle of repose. However, height/width ratios of cones vary more in shallow water (200?C400-m summit depth) with extreme values below 0.1; while some shallow-water cones are steep-sided as in deep water, others are much flatter. Three such cones lie on a bench at 300-m depth immediately east of Pico Island and have flank slopes of only 10?C20°. We speculate that exceptionally shallow cone slopes here were produced by forced spreading of the erupting columns on reaching the water?Cair density barrier.