图像重建块迭代算法中松弛参数选取的研究

在图像重建中,Landweber迭代算法是图像重建算法中的重要方法.本文将针对Landweber分块迭代算法中松弛参数的选取进行研究.在重建过程中采取对投影矩阵按投影角度分块的方法,选取特定的松弛参数.通过数值实验得出结论:对于按角度分块的块迭代算法,松弛参数选取为λ乘以块矩阵与其共轭转置矩阵乘积的最大特征值分之一,当采集完全投影数据,且λ接近(1/6)～(1/7)时效果最好.另外,本文按角度分块的做法和松弛参数的选取方法对于有限角度图像重建问题也是可行的.     

有限角度CT图像重建算法综述

本文主要介绍了处理有限角度CT图像重建的思路和方法。有限角度CT图像重建属于不完全数据重建范畴,由于不满足数据完备性条件,因此不能精确重建。其处理方法大致可以分为两类:基于变换的迭代-解析重建算法和基于级数展开的迭代-代数/统计重建算法。同时,有限角度重建等价于病态矩阵求逆问题,适当的约束条件、先验知识以及正则化因子对提高重建图像质量非常重要。     

由投影重建图像的对称网格迭代算法

本文对于工业CT检测中常用的代数迭代重建算法提出了改进,利用投影射线之间存在的几何对称结构,提出了图像重建的对称网格迭代算法(简写为SM-IRT).该算法简化了投影系数矩阵的计算,调整了迭代算法逐线校正的迭代顺序.对模拟数据和工业CT实测数据进行了重建图像的数值实验,结果表明:与常规算法比较,本文提出的新算法重建速度快,成像精度高.     

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。     

一种基于数据外插改进的ART迭代算法

本文针对有限角度的投影数据的CT图像重建问题,提出了一种基于数据外插改进的ART算法.该算法的基本思想足运用已知角度的投影数据来补全未知角度的投影数据,再用ART算法进行图像重建.最后用模拟的投影数据进行了重建图像的数值实验.实验结果表明该算法不但提高了重建图像质量,同时也提高了图像达代的收敛速度.     

顾及电离层变化的层析反演新算法

区别于以往GPS电离层层析研究主要关注迭代模型的思路,本文从两方面入手提高GPS电离层层析迭代算法的反演精度:一方面,顾及传统电离层层析迭代模型仅与对电子密度误差起放大作用的GPS射线截距权重相关的不足,提出考虑层析像素格网中的电子密度对GPS TEC的贡献建立新的迭代模型,在不同电子密度像素格网内重新分配GPS TEC实测值与其反演值之间的差距;另一方面,顾及电离层层析迭代算法中松弛因子对反演结果的影响,提出考虑电子密度变化构造新的松弛因子,抑制传播噪声对电子密度反演精度的影响.实验结果显示,相对于传统代数重构算法(ART),新方法反演的电离层电子密度剖面更接近于电离层测高仪观测的电子密度剖面,提高了电子密度反演精度.     

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。      

利用计算机断层成像方法由观测图像重建等离子体层全球密度分布——地球遮挡问题

本文是利用计算机断层成像(CT)方法中的滤波反投影法(FBP)和代数迭代法(ART),根据等离子体层的仿真模型,重建其全球密度分布.在重建过程中,地球遮挡是一个很重要的问题.计算结果表明两种方法都可以使用,但ART比FBP重建的效果好.ART重建图像的相关系数可达0.98,而FBP重建图像的相关系数仅为0.86.FBP重建的偏差是由地球遮挡引起,向阳面靠近地球区域的密度会减小.从定量分析中可以进一步看出地球遮挡所引起的偏差变化.     

基于模型融合的有限角度CT迭代重建方法

针对有限角度扫描的CT重建,提出一种基于模型融合的CT迭代重建方法。模型来源于患者的早期Dicom图像。对扫描角度有限的投影数据,用统计迭代算法进行初步重建,得到预重建图像;将预重建图像与模型进行融合,得到融合图像;然后再次投影,补全原始投影缺失的部分,根据补全的投影数据重建出中间结果,之后重复投影、融合、重建过程直到满足终止条件。仿真实验表明,该算法能完整重建整个目标,在有效保留原目标特征的同时提高了小角度投影数据重建的质量。     

锥束ART算法的并行运算实现

为解决ART算法重建时间较长这一问题,作者采用PC机群的并行处理技术,将ART重建算法改写为并行运算方式.并行运算结果表明:图像重建速度与CPU的个数(6个)基本上成线性正比关系,且不影响图像的重建质量.从而使迭代法在线重建成为可能.     

电离层三维层析成像的自适应联合迭代重构算法

在电离层层析成像过程中,联合迭代重构算法是一种常用的反演算法.然而,该算法迭代收敛较慢,反演结果精度不高.为此,本文发展了一种自适应的联合迭代重构算法,该算法利用上一轮的电离层电子密度反演结果,自适应地调整松弛因子和加权参数.通过模拟数据和实测数据对该算法的反演结果进行了验证,并将得到的反演结果与电离层测高仪数据进行了比较,结果表明,该算法能够有效地反演电离层电子密度,且反演结果精度优于常用的联合迭代重构算法.     

工业CT机成像专用软件的研制

结合国产工业CT机的研制,我们开发了工业CT机成像专用软件。该软件包括：投影数据分析和处理、重建算法、CT值数据分析、图像处理、仿真等模块。     

岩样中包体构造的CT实验探测

CT技术图象重建方法可分为变换法和代数法两大类。本文讨论了几种代数重建法的特点,开展了地球物理CT技术在岩石实验中应用的探讨性工作。研究表明,实验数据的测量误差直接影响着反演结果,当测量误差比较大时,即使数据量很大,也难以提高反演结果的分辨。岩样的吸收、换能器与样品的耦合、岩样均匀性等因素对实验数据的测量精度都有着重要的影响。文中还针对实验条件进行了数值模拟,以检验本方案的可行性,并对当前流行的BPT、ART和SIRT算法及其组合算法的成象能力结合本实验的条件进行了性能的比较。结果表明:BPT方法计算简单,但所给出的图象偏粗糙,特别是在井间观测时水平方向的分辨率较差;ART方法收敛速度快,图象的反差大,反演结果的高频成分比较丰富,但边界异常大;SIRT方法收敛速度慢,图象的低频比较好,结构平滑,边界异常小,反演受测量误差的影响比较小。综合了ART和SIRT两种反演方法特点的ART-SIRT联合反演方法比较理想,发挥出了各自的长处。     

锥束CT图像重建算法在DSP上的加速方法研究

随着CT技术的发展,重建速度已成为CT系统的重要指标之一,图像重建加速的研究也成为CT研究的热点之一。DSP由于采用哈佛结构,具有专门的硬件乘法器以及广泛采用流水线操作等特点,已开始应用于图像重建加速。本文针对近年来开始应用的三维锥束CT的图像重建算法进行了DSP加速方法研究。首先介绍了DSP应用于图像重建的研究现状,其次,通过对三维重建的典型算法——FDK的算粒分解分析,结合DSP的硬件结构的特点,提出了一种基于DSP的CT图像重建的综合加速技术。该方法通过C的优化、汇编优化和编译优化的综合使用,充分利用了硬件结构和软件流水技术,采用TMS320C6455芯片实现了CT图像重建的加速计算,实验结果表明,该方法取得了较高加速比。     

探讨宝石CT靶重建模式显示活体肺组织结构的优势

目的:比较肺CT靶重建（局部小扫描视野（FOV）薄层CT成像）和常规肺CT图像的质量以及对正常活体肺结构的显示情况。方法:对74例受检者分别行常规肺CT扫描（5mm）及靶重建（FOV 20cm,层厚1.25mm）。两名放射科医师分别判定常规肺CT成像、正常肺野小FOV薄层CT成像的图像质量:肺小叶结构、肺动静脉-支气管分支的显示（1～4级）及判断信心强度;3级和4级图像以小FOV薄层CT成像（1.25mm）显示数较多者作为标准,进一步判断常规肺CT扫描（5mm）成像的敏感性,两名观察者间的一致性做Kappa检验。结果:1级和2级图像质量在常规肺CT扫描和肺小FOV薄层CT成像间无统计学意义;3级和4级图像质量,肺小FOV薄层靶重建CT成像明显优于常规肺CT扫描,在两名观察者间均有统计学差异（P<0.05）;参照肺小FOV靶重建成像,常规肺CT扫描（5mm）成像,3级图像敏感性分别为97.1%、98.6%;4级图像敏感性分别为80.8%和85.3%。诊断信心水平明显提高（P<0.05）。在肺小FOV靶重建CT成像、常规肺CT成像上的图像质量的判断,两名观察者间具有较好的一致性（k=0.717,0.746）。结论:肺小FOV薄层CT成像较常规CT图像,能增加正常肺微细结构的显示能力和增加观察者判断信心。      

基于FPGA的CT重建加速技术综述

图像重建速度是X-CT成像系统中的一个重要指标。随着X-CT系统的最新发展,对重建物体规模以及重建速度要求的增加,CT重建加速的研究已成为CT研究的热点之一。本文通过软件加速与硬件加速两方面概述CT重建加速的几种主要方法,并结合FPGA的结构特点论述对CT重建加速的适用性以及相对于其他方法的优势。介绍了用FPGA实现重建加速的基本机制以及国内外的研究情况,并对数据结构、数据访问与存储的效率、高级语言等关键问题进行了分析。最后对用FPGA实现CT重建加速的前景进行了展望。     

泌尿系疾病三维CT重建技术研究

目的探讨泌尿系疾病患螺旋CT三维重建技术.方法回顾分析了54例成功进行了泌尿系螺旋CT三维重建的病例,其中46例使用了造影剂,扫描及重建分别在PQ6000CT机和工作站上进行,逐一分析各病例的扫描参数.扫描时间.三维重建类型.方法.技巧.结果扫描参数.造影剂量等随检查目的不同而有所不同,重建技巧通过训练可以掌握,SSD及VR技术能生动的显示肾的畸形.肿块和结石,最大密度投影法适合于CT尿路成像和肾动脉狭窄的显示.结论设计合理的扫描计划.匹配合适的参数.选择最佳扫描延迟时间,是获得泌尿系高质量三维重建图象的前提条件,熟练地掌握三维重建方法和技巧也是不可缺少的成功要素.     

物理模型超声CT图像代数法重建和结构识别

本文采用木板、有机玻璃板制作二维物理模型,并在模型中加入三个大小不一、位置各异、用石膏充填的方洞。对两个物理模型布置相同的观测系统,形成相同的射线方式,在等间距矩形像素条件下,每条射线的积分步长（射线穿过单个像素的射线段长度）皆为常数。由超声仪器沿指定射线采集各条透射波射线的走时数据（即Radon变换线积分的“观测值”）。应用“代数重建法”（ART加法修正迭代法）求解Radon变换的离散化方程组,重建二维物理模型的CT数字图像。在重建的模型CT数字图像中,能够有效地识别出“石膏洞”的存在和位置,验证了“代数重建法”CT成像技术及其对模型结构识别的有效性。本文是ART加法修正迭代的基础性应用工作,可为有关部门提供“代数重建法”CT成像实际应用参考。