一种基于投影变换的旋转型CL重建算法

相对于传统计算机断层成像(CT),计算机层析成像(CL)对于扁平状物体的检测具有独特的优势。旋转型CL不严格满足滤波反投影(FBP)算法的条件,针对这一问题本文提出了一种基于投影变换的旋转型CL FBP重建算法。首先介绍了旋转型CL的扫描结构;然后阐述了该结构下投影的生成方法及基于投影变换的投影数据重构方法;最后利用重构后投影数据进行滤波反投影,并通过仿真重建实验验证了算法的有效性。      

直接投影断层成像技术的初步实验研究

目的:探讨直接投影断层成像技术的一般原理及其使用价值。方法:自制柱透镜及反投影机与电视透视机相结合,进行反投影试验。结果:用该直接投影机能显示出模型的断层图像。结论:直接反投影断层原理成立,可以显示出物体断层图像,因而进一步研究直接投影用于人体(或生物体)断层成像有一定的价值。     

一种用于小体积偏置探测器锥束CT系统的反投影滤波重建算法

在传统的CT系统中,系统的硬件成本和计算量都是非常巨大的.本文深入分析了一种利用偏移放置的面阵探测器的锥束CT系统,在这种系统中X射线束仅仅覆盖被扫描物体的一半体积,投影数据在探测器方向上是截断的,探测器尺寸和投影数据量都减少为传统CT系统的一半.在这种扫描方式下,现有的重建方法是首先利用重排算法获得180度范围内的平行束投影数据,然后再利用滤波反投影(FBP)算法重建出物体的三维图像.但是重排算法不可避免地会引入误差,降低重建图像的空间分辨率.本文提出了一种反投影滤波(BPF)形式的直接反投影重建方法,该方法不需要对投影数据重排,直接反投影滤波重建出最终的图像.因此,该算法在数学上更简洁,计算速度更快,能够更多地保留重建图像的高频信息.最后,数值模拟实验结果验证了该系统和重建算法能够获得高质量的CT图像.     

两类服务于反投影滤波算法的有限希尔伯特变换的实现及其稳定性分析

在计算机断层成像（CT）、磁共振成像（MRI）及电子顺磁共振成像（EPRI）中,反投影滤波（BPF）算法是一种重要的解析式重建算法。BPF算法的一个重要步骤是有限希尔伯特变换。该变换可以从一个有限紧支集信号的有限支撑上的反希尔伯特变换恢复该信号。两种简单而实用的实现方法被提出,以分别服务CT和MRI或EPRI,用三种典型的信号验证这两种实现方法。一个抛物线函数被用在数值实验中验证边界稳定性。实验结果表明：这两种方法用比有限紧支集信号的支撑间隔稍大的合适的间隔,可以得到足够精确的结果;不包含定积分的实现方法不稳定,即对间隔的选取敏感,而包含定积分的实现方法是稳定的,且只要求间隔稍稍大于待求有限紧支集信号的支撑间隔,即可实现精确变换。包含定积分的实现方法适合于CT重建;不包含定积分的实现方法适合于MRI和EPRI.     

潘晓川教授的反投影滤波(BPF)新型重建算法介绍

计算机断面成像(CT)的精确重建方法一直是现代CT成像领域中一个活跃的研究方向。近几年,关于平行束、扇束、锥束CT精确重建的研究取得了一系列重要的突破和创新成果。本文主要介绍了美国芝加哥大学潘晓川教授为首的课题组提出的一类基于反投影卷积(BackprojectionFiltration:BPF)的CT精确重建算法。BPF算法最重要的贡献在于它成功地解决了从沿探测器方向截断的投影数据进行CT精确重建的问题;因此,通过BPF算法能够设计出针对目标的感兴趣区域成像策略,减少成像扫描、重建时间,辐照剂量和散射光子。     

基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法

针对编码孔径CT成像非连续稀疏采样只能通过代数类迭代重建算法的缺点,本文提出一种基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法。通过构建基于U型生成对抗网络的非连续稀疏投影的动态博弈模型,结合联合损失函数,预测正弦图的结构性缺失,实现编码孔径CT成像分析类（非迭代）快速重建。实验结果表明,在辐射剂量降低95％ 的条件下,基于U型生成对抗网络的编码孔径CT成像方法实现了峰值信噪比大于30 dB @ 256×256的高质量重建。相比于目前最先进的编码孔径CT成像方法,其重建时间降低了约两个数量级。      

正则化Kaczmarz算法在页岩纳米CT重构中的应用

利用X射线计算机断层成像（CT）方法对页岩的扫描成像是一种无损的,对研究页岩微纳孔隙结构有重要意义的方法.传统的CT重构通常使用的是显式的滤波反投影（Filtered Back Projection,FBP）方法,该算法具有较快的成像速度,但常伴随有伪影或不稳定等情况.对于纳米CT而言,可以通过迭代优化的方法对投影数据进行成像,传统的迭代成像有收敛速度慢导致的计算时间长等缺点.Kaczmarz算法作为一种重要的代数重建技术（ART）,由于其几何意义明显,操作容易等优点,在CT重构中起着重要的作用,我们可以通过块状迭代或随机迭代的方式对其收敛速度进行改进.对于所求解问题的不适定性,代数重建过程中需要引入正则化的技巧来改善解的稳定性.本文根据实际问题的需要,使用页岩数值模型,验证了正则化Kaczmarz方法的有效性,并对重庆漆辽龙马溪组页岩样品的实际数据进行了处理,得到了较好的效果.     

用对称反投影及递归迭代实现扇束CT快速重建

为提高扇束滤波反投影(FBP)算法重建CT图像的速度,本文提出了一种利用对称反投影并结合递归迭代的方法来减少反投影的运算量.研究表明该方法可使重建速度提高约23倍,且不会带来新的重建误差.     

多层螺旋CT三维成像技术观测植物根系的实验研究

目的:探讨多层螺旋CT在作物根系观测中的应用价值。方法:选取有代表意义分别种植在3种不同生长基质共九个花盆中的三种作物,将作物根系连同基质、花盆一起利用多层螺旋CT机进行容积扫描,把获得的作物根系图像的容积数据导入CT3D工作站,利用机器设备所附带的图像后处理软件MIP、SSD、MPR、VR对图像进行成像。经处理过的图像由两位CT专职医生和两位植物根系研究人员对图像质量进行评价。结果:采用多层螺旋CT成像技术能够实现植物根系原位形态构型的定性观察和定量测量。结论:多层螺旋CT可作为一种原位、快速、准确、无损观察作物根系构形的方法;几种CT成像方法中,以最大密度投影(MIP)成像法图像效果最好。     

感兴趣区域CT图像重建方法及模拟实验

虽然CT技术已经发展得相当成熟,但在大物体成像、高分辨率成像和减少辐射剂量等方面现有的CT成像方法仍然存在较大的困难。事实上,很多工程应用中并不要求对完整的物体进行全局CT成像,只需要获得某些感兴趣区域的物体图像即可,特别是医疗临床诊断中只要能够实现对可疑病灶部位的成像即可。因此,本文研究了针对感兴趣区域的CT图像重建方法,以及X射线束的视野只覆盖感兴趣区域的扫描方法设计,感兴趣区域CT成像研究的关键是如何在投影数据截断情况下实现断层图像的精确、稳定重建;本文介绍了三种投影数据在不同截断方式下的图像重建方法,并设计了相应的数值模拟实验,给出了数值模拟实验结果。最后,对感兴趣区域CT成像技术在工程中应用潜力做了展望。     

X射线断层扫描投影图像背景不一致的校准

在X射线断层扫描(X-ray CT)成像过程中,经常会出现射线源、样品和探测器三者之间的相对移动,导致采集的投影图像(Projection image)以及亮场图像(flat field image)的空间位置配准关系出现偏差。这直接影响了投影图像背景的正常扣除,以及后续的CT图像重建。本文利用互相关方法,求出各投影图像背景与探测器原始采集位置之间的不一致量。然后将投影图像和亮场图像作相应变换,最后扣除背景得到校准后的图像。由于该方法对图像灰度较为敏感,所以在对实际样品校准之前,本文先对该样品投影图像及亮场图像进行了照度归一化。实验结果表明,该方法能够有效校正由射线源、样品和探测器之间相对移动造成的CT投影图像背景不一致,获得较好的CT投影图像和重建切片。      

双能光子吸收法提高CT衬度(密度)分辨率的研究

目的：提高CT衬度的分辨率，30年来，医学CT经历了原始的第一代CT发展至目前第5代高分辨率CT和高速电子束CT，其成像的空间分辨率和时间分辨率均有明显提高，但CT成像的衬度（密度）分辨率提高并不显著，而衬度分辨率与图像的灰度等级（灰阶）密切相关，是图像清晰度的重要参数。本文对应用双能量光子扫描吸收法以提高CT衬度（密度）分辨率的原理进行分析，并探讨其实际应用的可行性。     

体积CT投影数据的模拟方法

体积CT是目前研究的热点,也是医疗CT和工业CT的发展方向。在研究体积CT重建算法的过程中,模拟投影数据是必不可少的一部分。本文提出一种体积CT投影数据的模拟方法。这种方法的特点是准确、适用性广,模拟得到的投影数据能够准确反映各断层的细节信息,一方面可以为后继体积CT重建算法提供可靠的投影数据,另一方面也可以根据需要有选择地模拟失真的投影数据。我＇ffJN用此方法对人脑部及某工件的CT投影数据进行了模拟,并对模拟得到的数据采用滤波反投影算法进行重建,将重建后的断层图像与原始图像进行比较,得到了很好的重建结果,进一步验证了该投影数据模拟方法的可行性。     

腔隙性脑梗塞的CT诊断及临床特点

本文回顾性分析了１２０例脑腔隙性梗塞的ＣＴ诊断及临床特点,认为梗塞病灶可被清晰、准确的发现。有助于临床的定性分析,为治疗提供了依据。ＣＴ是目前诊断脑腔隙性梗塞的最有效的检查手段。     

地震波速与吸收系数综合层析成像

阐述了地震波在粘弹性介质传播过程中具有的衰减特性,探讨了地震波吸收层析成像的机理,得知地震吸收CT成像方法,对岩体软弱结构面、裂隙和规模较小的断层破碎带的识别能力,要强于波速成像方法.针对这两种层析技术的优缺点,采取多参数（波速、吸收系数）综合地震层析成像的方法,使波速CT与吸收CT两者能相互印证、互为补充.作者综合利用两种成像方法,把它用于在云南省某水电站坝基岩体质量检测中,取得了较好的效果,达到了提高地震层析成像的分辨率与可靠性的目的.     

混凝土CT图像的几何校正

细观裂纹是混凝土CT研究的主要对象。直观地观察混凝土灰度CT图像细观裂纹的产生和变化有一定困难,需要根据差值CT图像的方法对其进行增强处理。发现差值图像存在阴阳环现象,因此在进行差值运算前首先需进行图像校正,包括整体平移校正、整体几何校正和感兴趣区域校正三种方法,感兴趣区域校正的差值图像最客观。本文提出了有效地提取混凝土CT图像内细观裂纹信息的新方法。     

两种典型三维CT系统及应用

三维CT系统是CT研究最活跃的前沿课题之一,三维重建算法1984年就由Feldcamp等提出,完成了三维CT的数学基础,为把计算时间减少到可接受的程度,我们采用几何参数表法成倍地缩短了重建时间.随着面阵列CCD探测器和新型平板探测器的出现,三维CT的硬件基础也已成熟,本文介绍了基于科研级CCD相机和非晶硅平板探测器的两种典型三维CT系统,并介绍了应用以上两套三维CT在生物医学和工业无损检测中的部分应用结果.     

基于时间演化的天然气水合物CT图像阈值分割

微米X射线计算机断层扫描作为一种数字岩心探测手段,被广泛应用于研究含天然气水合物沉积物赋存形态,但由于水合物与水对X射线的衰减系数相近,二者在CT图像中灰度区间存在交集,导致在从CT图像上对水合物与水进行分割时存在强非唯一性。为提高对CT图像中水合物与水阈值分割的准确性,本文通过分析天然气水合物生长过程中不同时刻CT图像直方图特征,提出归一化CT图像及其直方图的方法。首先选定甲烷气与石英砂的峰值灰度基准;然后用高斯函数分别对当前CT图像直方图中的甲烷气与石英砂曲线进行拟合,得到当前CT图像直方图中的甲烷气与石英砂峰值灰度;再将当前CT图像直方图中的甲烷气峰值灰度与石英砂峰值灰度归一化到选定的峰值灰度基准;进而用归一化的直方图对CT图像进行归一化;最后根据归一化灰度直方图的变化趋势,定量统计得到CT图像中水合物增加和气-水减少的灰度区间,完成图像中不同组分的阈值划分。实验结果表明,提出的阈值分割方法能够为天然气水合物CT图像中水合物与水边界的确定和水合物饱和度计算提供定量的依据,具有实际的工程应用价值。      

基于CNN和Transformer耦合网络的低剂量CT图像重建方法

在投影角度个数不变的情况下,降低每个角度下的射线剂量,是一种有效的低剂量CT实现方式,然而,这会使得重建图像的噪声较大。当前,以卷积神经网络（CNN）为代表的深度学习图像去噪方法已经成为低剂量CT图像去噪的经典方法。受Transformer在计算机视觉任务中展现的良好性能的启发,本文提出一种CNN和Transformer耦合的网络（CTC）,以进一步提高CT图像去噪的性能。CTC网络综合运用CNN的局部信息关联能力和Transformer的全局信息捕捉能力,构建8个由CNN部件和一种改进的Transformer部件构成的核心网络块,并基于残差连接机制和信息复用机制将之互联。与现有4种去噪网络比较,CTC网络去噪能力更强,可以实现高精度低剂量CT图像重建。      

基于CUDA的三维重建过程实时可视化方法(英文)

在某些用于在线控制的CT系统中,经常有必要在扫描过程中检查中间结果从而排除故障。然而实时的重建与体绘制对系统计算能力的要求非常高,难以实现。本文针对锥束CT提出了一整套实时重建可视化方法,并在最新的图形处理器Tesla C 1060上实现。与传统的工作方式不同,这种方法在扫描得到每一张投影后,实时显示重建过程的中间结果。通过这种方法,可以很清楚地观察到投影数据逐步合成三维重建结果的过程,也可以预先看到探测器的缺陷对重建结果造成的破坏。同时,这种方法也是实现4D CT可视化的一种有效途径。