CT系统放大倍数与极限空间分辨率关系的数学推导

图像质量是CT系统的核心指标,而空间分辨率又是图像质量评价的重要指标之一。图像的极限空间分辨率由系统的截止频率决定,通过对截止频率与系统的有效射束宽度的关系公式推导发现,工业CT系统放大倍数在不同的范围变化下CT系统有其最佳放大倍数,此时CT系统的有效射束出现最小值,极限空问分辨率达到其最大值。这些规律的发现,为检测人员在检测过程中根据自身CT系统的参数进行有效的调整,从而发挥设备的晟佳状态,使图像质量更加清晰,同时为CT系统的设计提供参考依据。     

工业CT系统空间分辨率两种测试方法分析与评价

空间分辨率是CT图像质量的两项重要性能指标,其测试工作也是CT设备性能测试的重要内容。本文提出工业CT系统空间分辨率常用的两种测试方法,编写基于圆盘法的空间分辨率测试软件,并结合测试软件进行空间分辨率的测试。两种测试方法的对比实验在三套工业CT系统中开展,并在相同试验条件下实施、数据采集、计算和分析。结果发现,在三套工业CT设备测试结果中,基于圆盘法的测试结果要明显低于基于标准中规定的线对卡测试方法测试结果,本文根据傅立叶变换讨论两种测试方法测试结果产生差异的原因。      

显微动态与功能CT-未来的21世纪CT

病理宏观肉眼诊断的空间分辨率为毫米数量级,而微观病理显微诊断的空间分辩为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm已能满足宏观病理学诊断的要求。如果医学CT的空间分辩率再提高到微米水平,即可清晰显示细胞和组织的微细结构,从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT(ICT)的空间分辨率已达到5－10微米,从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文给出用工业微焦点CT机首次对生物组织进行显微成像的结果。认为,应用微焦点X线源,以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术,进一步缩小检测器元件探头的尺寸和增加检测器探头的数目,可以提高医学CT的空间分辨率;应用电子束快速扫描技术,可以提高医学CT的时间分辨率,达到动态的水平：应用双能X线束扫描技术,可以进一步提高密度分辩率。如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级(显微CT),时间分辨率达到毫秒级(动态CT),密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍,即成为显微动态和功能CT,就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程,对进一步研究人脑的学习记忆和思维认知过程有重要意义。     

提高CT空间分辨率的几种途径的试验

本文就提高 CT 空间分辨率问题对不同材料的实验模型进行了 CT 扫描实验研究,采用增加射线剂量、选择适当的射线能量及正确的图象处理方法等手段,空间分辨率有一定改善,但均有一定局限.本文提出利用 CT 固有的优势—高密度分辨率补偿其低空间分辨率的观点.实验证明了这一观点的正确性和可行性,从而提高了 CT 在工业无损检测中的实用价值.     

CT空间分辨率自动检测的研究与实践

目的利用MTF方法实现CT空间分辨率的自动测量。方法阐述了自动测量原理,采用Catphan体模和自制体模对CT空间分辨力进行了测量。结果主观法和客观法测试结果相近。结论可以用自制体模对CT的空间分辨率进行自动测量。     

不同线对卡测试CT空间分辨率差异探讨

空间分辨率是描述工业CT系统性能的重要指标,目前测试方法有线对卡法和圆盘法,而线对卡没有统一的制作标准,常用的有条卡、圆孔形和方孔形等。本文通过理论分析和实验确定这些不同线对卡测试CT空间分辨率的结果差异及产生原因。     

显微CT的研究及应用的初步评述

近五年来在国内外显微CT的研究和应用，得到了很大的发展；微观病理显微诊断的空间分辨为微米数量级。目前医学CT影像的空间分辨率已达到0.35mm，已能满足宏观病理学诊断的要求。如何医学CT的空间分辨率再提高到微米水平，即可清晰显示细胞和组织的微细结构，从而满足现代医学临床病理诊断金标准的要求。目前工业CT（ICT）的空间分辨率已达到5－20微米，从而为提高医学CT的空间分辨率提供技术依据。本文引述用工业微焦点CT机首次对小动物组织进行显微成像的结果：提出应用微焦点X线源，以及采用钨酸镉集成电路CCD检测技术，进一步缩小检测元器件探头的尺寸和增加检测器探头的数目，可以提高医学CT的空间分辨率；应用电子束快速扫描技术，可以提高医学CT的时间分辨率，达到动态的水平；应用双能X线束扫描技术，可以进一步提高密度分辨率，如果未来医学CT的空间分辨率达到微米级（显微CT），时间分辨率达到毫秒级（动态CT），密度分辨率能观察到神经细胞有兴奋时，胞内钙离子浓度的瞬态上升1000倍，即成为显微动态和功能CT，就可以观测人脑神经元在不同功能状态下的动态兴奋和时空编码过程，对进一步研究人脑的记忆和思维认知过程有重要意义。     

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。     

医用X线CT图象质量分析

CT图象的质量主要是指空间分辨率,对比分辨率(即密度分辨率)和伪象。空间分辨率是指分辨人体不同组织结构的能力;密度分辨率是指区分不同密度的人体组织的能力;伪象是指由于一些因素的影响而产生的被扫描人体不存在的假象。本文主要讨论影响上述CT图象质量的一些因素,并提出临床使用过程中的一些注意事项。     

对修订现行工业CT相关国家标准的建议

2012年以来我国发布了一系列关于工业CT的国家标准。虽然起到了相当的积极作用,但是仍然暴露出一些明显的不足之处。本文就名词术语标准的制定、空间分辨率的检测条件、对比度分辨率、低对比度空间分辨率、加强对于圆盘模体测定技术的研究和测定透射散射比等问题提出若干修订的建议。      

地震道空间分辨力研究

在高分辨率地震勘探中，除了了解子波特性对分辨力的影响外，研究地震道在空间任意方向的分辨力变化规律同样是非常重要的.受分辨力估算方法的局限性，除垂直分辨力和水平分辨力外，目前对于空间任意空间方向分辨力变化的研究很少.本文分析了微分法分辨力和广义空间分辨力估算公式的异同.并利用广义空间分辨力公式分析了分辨力随炮检距、观测点位置、深度的变化规律及其内在本质.与此同时，对广义空间分辨力概念进行了图形解释，揭示了其实质.这对于更好地理解和运用广义空间分辨力计算公式具有重要的意义.     

基于HJ-CCD和MODIS的吉林省中西部湖泊透明度反演对比

水体透明度能够反映光在水体中的穿透程度,影响水生植被及以光为依赖条件的水生生物的分布,获取透明度的传统方法是采用透明度盘进行测量,但也可以通过遥感方法获得.环境减灾卫星是专门用于环境与灾害监测预报的小卫星星座,影像覆盖范围广,空间、时相分辨率较高,可以为水环境遥感提供较好的数据源.MODIS数据在近岸水体和内陆大型湖泊水环境监测中也有广泛应用,它的时相分辨率也很高,但空间分辨率低.利用HJ-1A卫星CCD数据和MODIS日反射率产品(MOD09GA),以2012年9月吉林省石头口门水库、二龙湖、查干湖、月亮泡等地的实测透明度为基础(实测点数74个,最小值为0.134 m,最大值为1.410 m,平均值为0.488 m),根据灰色关联度选取构建模型的波段组合,建立水体透明度反演模型.HJ1A-CCD数据与MOD09GA数据建立的模型R2分别为0.639和0.894,均方根误差(RMSE)分别为0.248和0.135,模型验证的平均相对误差(MRE)分别为17.1%和9.5%,RMSE分别为0.207和0.089.MODIS数据以其较高的辐射分辨率使模型精度较高,但是HJ数据在应用于透明度小于1 m的水体时精度也较高(MRE=13.5%,RMSE=0.066).HJ-CCD数据在空间分辨率上的优势使其能够获得透明度空间分布的细节信息.比较两者反演得到的湖泊平均透明度,结果较为一致.     

Land cover mapping using time series HJ-1/CCD data

It is very difficult to have remote sensing data with both high spatial resolution and high temporal frequency; thus, two categories of land-use mapping methodology have been developed separately for coarser resolution and finer resolution data. The first category uses time series of data to retrieve the variation of land surface for classification, which are usually used for coarser resolution data with high temporal frequency. The second category uses fine spatial resolution data to classify different land surface. With the launch of Chinese satellite constellation HJ-1in 2008, four 30 m spatial resolution CCDs with about 360 km coverage for each one onboard two satellites made a revisit period of two days, which brought a new type of data with both high spatial resolution and high temporal frequency. Therefore, by taking the spatiotemporal advantage of HJ-1/CCD data we propose a new method for finer resolution land cover mapping using the time series HJ-1/CCD data, which can greatly improve the land cover mapping accuracy. In our two study areas, the very high resolution remote sensing data within Google Earth are used to validate the land cover mapping results, which shows a very high mapping accuracy of 95.76% and 83.78% and a high Kappa coefficient of 0.9423 and 0.8165 in the Dahuofang area of Liaoning Province and the Heiquan area of Gansu Province respectively.     

反演模型分辨率的估算方法

反演问题的时空间分辨率或称时空分辨长度是评估模型精细程度的重要参数,决定了该模型应用的范围和价值,但是分辨长度估算却是比反演更复杂和麻烦的数学问题。除了层析成像中广泛利用理论模型恢复试验定性提取空间分辨长度外,通过求解分辨率矩阵可定量获得分辨长度。通过矩阵操作给出的分辨率矩阵包括三类：直接分辨率矩阵、正则化分辨率矩阵和混合分辨率矩阵。这三类矩阵包含了反演本身不同侧面的信息,因此在一个反演应用中,同时提供这三类分辨率矩阵可更全面地评估反演模型分辨率分布。最近An（2012）提出了从大量随机理论模型及其解中统计出分辨率矩阵的方法。这种分辨率矩阵是从模拟真实反演实验的输入和输出模型中通过反演得到的,因此这种分辨率矩阵更能反映整个反演所涉及到的更多因素和过程;同时由于这种分辨率矩阵计算过程无需进行矩阵操作且不依赖于具体正演和反演方法,因此可以被应用于更普遍的反演问题。实际应用证明统计分辨率分析方法适用于对二维和三维层析成像反演模型进行分辨率分析。     

X射线三维显微镜及其典型应用

X射线三维显微镜（显微CT）是目前发展最热门、成长最快的CT成像技术门类之一,在微纳制造技术、新材料以及电子科学等领域起着十分重要的作用并得到广泛的应用。X射线三维显微镜能够以亚微米的细节分辨能力对被检测对象内部结构进行无损的三维成像,是一种新型的检测设备。本文介绍了三英精密仪器有限公司研制的nano Voxel-2000系列X射线三维显微镜的结构和工作原理,展示了该仪器在系统设计、成像方法及应用分析方面的特色。该系列的X射线三维显微镜最大管电压为150 k V,采用5μm的微焦源实现低于500 nm的成像分辨率,能够进行不同尺寸样品、不同分辨率的成像。在此基础上,探讨了X射线显微镜的典型应用,主要对样品的内部结构、形貌进行表征。希望典型应用的实例能起到抛砖引玉的作用,吸引更多学者利用X射线三维显微成像技术开展科学研究,拓宽X射线三维显微镜的应用领域。     

Requirements of a global near-surface soil moisture satellite mission: accuracy,repeat time,and spatial resolution

Soil moisture satellite mission accuracy, repeat time and spatial resolution requirements are addressed through a numerical twin data assimilation study. Simulated soil moisture profile retrievals were made by assimilating near-surface soil moisture observations with various accuracy (0, 1, 2, 3, 4, 5 and 10%v/v standard deviation) repeat time (1, 2, 3, 5, 10, 15, 20 and 30 days), and spatial resolution (0.5, 6, 12 18, 30, 60 and 120 arc-min). This study found that near-surface soil moisture observation error must be less than the model forecast error required for a specific application when used as data assimilation input, else slight model forecast degradation may result. It also found that near-surface soil moisture observations must have an accuracy better than 5%v/v to positively impact soil moisture forecasts, and that daily near-surface soil moisture observations achieved the best soil moisture and evapotranspiration forecasts for the repeat times assessed, with 1–5 day repeat times having the greatest impact. Near-surface soil moisture observations with a spatial resolution finer than the land surface model resolution (∼30 arc-min) produced the best results, with spatial resolutions coarser than the model resolution yielding only a slight degradation. Observations at half the land surface model spatial resolution were found to be appropriate for our application. Moreover, it was found that satisfying the spatial resolution and accuracy requirements was much more important than repeat time.     

On the effects of triangulated terrain resolution on distributed hydrologic model response

Distributed hydrologic models based on triangulated irregular networks (TIN) provide a means for computational efficiency in small to large‐scale watershed modelling through an adaptive, multiple resolution representation of complex basin topography. Despite previous research with TIN‐based hydrology models, the effect of triangulated terrain resolution on basin hydrologic response has received surprisingly little attention. Evaluating the impact of adaptive gridding on hydrologic response is important for determining the level of detail required in a terrain model. In this study, we address the spatial sensitivity of the TIN‐based Real‐time Integrated Basin Simulator (tRIBS) in order to assess the variability in the basin‐averaged and distributed hydrologic response (water balance, runoff mechanisms, surface saturation, groundwater dynamics) with respect to changes in topographic resolution. Prior to hydrologic simulations, we describe the generation of TIN models that effectively capture topographic and hydrographic variability from grid digital elevation models. In addition, we discuss the sampling methods and performance metrics utilized in the spatial aggregation of triangulated terrain models. For a 64 km² catchment in northeastern Oklahoma, we conduct a multiple resolution validation experiment by utilizing the tRIBS model over a wide range of spatial aggregation levels. Hydrologic performance is assessed as a function of the terrain resolution, with the variability in basin response attributed to variations in the coupled surface–subsurface dynamics. In particular, resolving the near‐stream, variable source area is found to be a key determinant of model behaviour as it controls the dynamic saturation pattern and its effect on rainfall partitioning. A relationship between the hydrologic sensitivity to resolution and the spatial aggregation of terrain attributes is presented as an effective means for selecting the model resolution. Finally, the study highlights the important effects of terrain resolution on distributed hydrologic model response and provides insight into the multiple resolution calibration and validation of TIN‐based hydrology models. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.