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。     

用于宇宙射线μ子成像的MLS-EM重建算法加速研究

宇宙射线μ子检测技术具有穿透力强、对高Z材料敏感等特点,特别适合检测特殊核材料,是监控核材料走私的有效方式.图像重建问题是实现该技术的一个关键难点,MLS-EM算法是目前成像质量较好的算法,但其过长的运算时间制约了该算法在实际μ子检测系统中的应用.根据μ子检测系统的特点,本文提出了一种加速方法,在使用POCA重建图像作为迭代初值基础上进一步采用OS方法进行EM加速.模拟实验结果表明该方法能够有效地对MLS-EM重建算法进行加速,这对于宇宙射线μ子成像技术早日投入实际应用具有积极的意义.     

最大后验概率重建算法在发射CT中的应用

最大似然期望最大(Maximum Likelihood-Expectation Maximization, MLEM)重建算法已在发射CT的二维重建中得到了广泛的研究和应用,但MLEM有两点不足:1)一定迭代次数以后噪声随着迭代增多而增多.2)重建需要太长时间.而最大后验概率重建算法(maximum a posteriori, MAP)根据图像的先验知识分布,则可以有效的抑制噪声,后来逐渐发展起来的多种加速迭代方法结合MAP重建算法可以缩短重建时间.本文对近年来MAP重建算法的发展做了一个回顾,并对各类算法了做了比较和讨论.     

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。     

衍射CT技术和多源全息成象技术的比较研究

在本文中,我们从理论上比较研究了衍射CT技术和多源全息成象技术,讨论了在弱不均匀介质中多源全息成象技术失真的根源,推导出二维多源全息图象重建的快速算法,利用这些算法和计算机产生的非Born近似的正演数据,系统地研究了异常体的尺寸、异常程度的大小和数据采集方式对重建图象的影响.并且把它与衍射CT重建图象作了数值上的比较,所得到的许多结果（见正文结论部分）对于衍射地震CT技术和多源全息成象技术在生产中的应用有着指导意义.     

非标准快速傅里叶变换算法综述

非标准快速傅里叶变换算法是一种用于处理非标准采样的快速算法,在信号处理领域有着广泛的应用。本文回顾了NUFFT算法的历史和发展,对通用的算法实现形式做了详细描述,介绍了该算法的最新进展和研究方向。对NUFFT算法在CT重建中的应用,如傅里叶重建,迭代重建,稀疏采样重建等也做了介绍。     

关于不充分投影数据下的二维扇形束CT重建(英文)

在医学和其他的很多CT应用中,一个重要问题是如何从不充分的投影数据中重建出断层图像。近年来由于新兴的压缩传感理论,Total Variation最小化方法在求解这一问题中重新获得了重视。本文将该方法推广成一类更一般的不充分投影CT重建算法。这一类重建算法同样基于压缩传感理论,但是更加灵活,能适用于不同的应用背景。针对该类算法中的一个特例进行的理论分析和算法仿真展现了该算法的应用潜力。     

稀疏信号恢复理论在CT图像重建中的应用

新的图像重建算法一直是CT成像前沿研究中的热点问题之一,而实际中常常遇到的有限角度重建问题则是其中的难点.Terence Tao和他的同事提出了一种稀疏信号恢复理论,为解决这个问题提出了可能的应用策略.我们在本文中介绍了这个理论并给出了在锥束CT重建中应用的初步结果.这种理论和策略的实现对很多应用情况都有重要的意义,为该领域的发展开辟了新的方向,也必将对该领域的发展产生重大影响.     

4DCT成像与重建方法综述

本文概述过去20多年四维CT(4DCT)相关成像技术的发展,对4DCT的概念、扫描模式以及重建算法做了比较详细的介绍。文章归纳总结4DCT的5大类重建算法,评估各类算法的优势、劣势和关键技术问题,并对主要文献中的重建方法进行统计分析,拟展示目前4DCT重建算法的研究方向和未来的发展趋势。     

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.     

微机图形开发与动画制作技术在波动仿真中的应用

波动的图形仿真技术的正问题和反问题的解决有着极为重要的意义，目前这项技术在地震工程界应用得还非常少，本文简要介绍了作为波动图形仿真基础的计算机图形学和动画制作的基本概念以及常用方法，这些概念及方法有助于工程界人士方便地掌握绘制图形与制作动画的要领。     

MSCT血管及尿路联合成像在泌尿系统病变中的应用价值

目的:探讨多层螺旋CT(MSCT)血管及尿路联合成像在泌尿系疾病中的应用价值。方法:收集58例临床有泌尿系症状患者行泌尿系常规CT平扫、双期增强扫描、排泄期全尿路扫描,将原始数据传送至工作站行图像后处理,分别获得动脉期及排泄期VR、MIP、MPR、CPR重建图像。结果:58例中,诊断为肾盂输尿管结石28例,肾癌6例,肾盂癌4例,输尿管癌2例,膀胱癌3例(已经侵犯输尿管),外压性输尿管狭窄11例,先天性肾发育异常4例。本组中42例经手术病理证实,16例经临床检查证实。58例患者经多层螺旋CTA及CTU联合成像,均可直观、可靠地显示泌尿系的正常解剖及病变与周围组织、器官和血管的关系。结论:MSCT血管期与排泄期联合成像能多方位、多角度显示泌尿系统正常解剖和病变与邻近血管之间的关系,为泌尿系统疾病的诊断、手术方案的选择提供重要可靠的参考依据,具有更高的诊断价值。      

利用首波重建基底速度图象

地震层析技术(Seismic Tomography)正在作为一种新技术引入到地震学的研究中,但由于地学中存在着非完全投影和模型参数间的耦合,使得该技术的应用受到了限制。本文讨论了用首波走时资料作为投影数据,重建基底或莫霍界面的速度图象的方法,同时亦可利用该方法对震源深度做进一步的修正。计算中采用了代数重建法,并就改善ART和SIRT这两种算法的稳定性及收敛速度,提出了较合理的权因子。通过数值模拟还对分辨和方差的影响进行了分析。 利用海南岛人工爆破地震Ⅰ、Ⅱ测线非纵剖面的P_8波走时资料,初步得到了该区基底面的速度图象。结果表明,基底的低速区分布与地表的两条断裂带吻合得较好,说明北东向的春江-中和断裂与干冲-木裳断裂穿过了基底。断裂带内的分段特征也在图象中有所表现     

灾区震后重建中建筑工程造价快速评估技术研究

针对传统方法无法对灾区震后重建中的建筑工程造价进行快速评估的问题,提出适合灾区震后重建的,基于灰色动态预测的建筑工程造价快速评估技术。采用朗格系数法对灾区重建中建筑工程造价进行综合评估分析,确定重建工程造价范围,通过加权平均数指数法对建筑工程造价情况进行判断,构建自回归移动模型防止建筑工程造价评估中受到异常因素影响,分析人工使用费、机械设备使用费、材料使用费,计算项目造价指数,根据基期单方造价与报告期单方造价计算结果,建立灰色动态预测图,实现对灾区震后重建中建筑工程造价快速评估。实验结果表明,采用改进评估技术可在短时间内对灾区震后重建中建筑工程造价进行评估,且评估误差较低,具有一定的优势。     

显微CT的发展及其对美容-保健的影响

本文评述美国五家公司的显微CT（以下简称MCT）的现状和发展趋势,在颅凳面病人实际行皮肤切片,显示薄层细胞的基础上,结合MCT做二维和三维的CT成像,成立体,详尽和精确地显示皮肤表层5－10毫米,机体组织三维解剖结构,包括表皮,真皮、脂肪、动脉、静脉的空间分布及其相互关系,探讨显微CT和螺旋CT机在其成像分辨率提高的进程,再现美容病体模型的程度可达到亚微米级的精度,为掌握病情并制定合理的手术计划提供了重要依据,提高－整形的效果,实现全方位扫描和精密三维重建技术在颅凳面皮肤美容和减肥的适应症的应用价值。结果：显微CT三维重建技术是现代皮肤美容和保健的主要诊断方法之一,并具有重要的临床应用价值;近年来工业微焦点CT机其空间分辨率已达5－15微米,已发展了用于生物医学的研究,今后对可皮下组织作精细的CT成像,以了解形整美容,减肥,对当前的美容和保健产品给予在亚微米级,从细胞发育情况的定量评价,表述其CT影像的微观结果。     

基于数字音频接口的地震数据采集电路板快速评估方法*

在宽频带数字地震观测技术领域,提出一种基于数字音频接口(S/PDIF接口)的数据采集电路板快速评估方法。该方法在数据采集电路设计过程中,在模拟/数字转换电路的输出端增加了一组S/PDIF数字音频接口,将模/数转换结果转换为符合音频传输标准的编码数据,并将此数据利用外置声卡同步传输到计算机,在计算机上进行数字抽取滤波、频谱分析等数据处理与解析,从而实现对地震数据采集电路板的快速评估。实验结果表明,该方法思路清晰,实现简便,结果有效可靠,能够解决常规测试评估方法中存在的问题,在高精度、高采样率数据采集技术研发和测试评估方面,具有比较强的实用性和应用前景。     

MSCT不同组合后处理技术对腹内疝诊断的应用价值

目的:探讨多层螺旋CT（MSCT）的不同组合后处理技术在腹内疝（IAH）诊断中的应用价值。方法:回顾性分析手术证实的63例行腹部增强扫描IAH患者,其中22例为腹内疝伴绞窄性肠梗阻,41例为腹内疝伴非绞窄性肠梗阻,将不同后处理技术进行组合:多平面重组（MPR）+最大密度投影（MIP）组;MPR+曲面重组（CPR）组,根据咖啡豆征/假肿瘤征、鸟嘴征、肠系膜漩涡征/缆绳征、同心圆征等征象,对IAH的定位、定性作出判断,分析结果。结果:十二指肠旁疝3例、Winslow孔疝1例、盲肠周围疝2例、肠粘连束带型腹内疝57例,MPR+MIP组准确率（80.95％）,MPR+CPR组准确率（76.19％）,两组在IAH类型诊断中无统计学差异（P>0.05）;在显示漩涡征/缆绳征及同心圆征结果中,MPR+MIP组（58.73％和26.98％）均高于MPR+CPR组（49.21％和12.70％）,两组具有统计学差异（P<0.05）。结论:在MPR+MIP组合后处理技术能很好地对IAH作出诊断,因而可在IAH影像诊断中加以推广。      

低剂量MSCT多平面重建在早期诊断儿童急性阑尾炎中的应用

目的:探讨应用多层螺旋CT（MSCT）低剂量扫描联合多平面重建技术在儿童急性阑尾炎早期诊断中的价值。方法:对45例经手术病理证实的儿童急性阑尾炎在早期行MSCT低剂量扫描,通过多平面重建技术总结其影像表现特点。结果:所检查患儿的CT有效辐射剂量（2.66±0.39）mSv;45例患儿中,急性单纯性22例;化脓性伴周围渗出15例,有4例穿孔;坏疽性5例,有3例穿孔;阑尾脓肿3例。MSCT多平面重建示阑尾肿大32例,阑尾腔内显示粪石25例,阑尾腔内积聚液体气体18例,阑尾周围出现脂肪条纹征11例,回盲部区域肠管管壁增厚28例,伴有肠管淤张30例,肿大淋巴结33例,腹膜增厚5例,阑尾周围脓肿3例,阑尾穿孔、腔外出现游离气体7例,腹盆腔积液12例。结论:在早期诊断儿童急性阑尾炎中,运用低剂量MSCT联合多平面重建技术不仅剂量低、辐射小,而且简便准确,减少漏诊和误诊率,可以指导外科医生制定最优的手术方案,有较高的应用价值,适宜推广使用。      

New method for determining central axial orientation of flux rope embedded within current sheet using multipoint measurements

A new method for determining the central axial orientation of a two-dimensional coherent magnetic flux rope (MFR) via multipoint analysis of the magnetic-field structure is developed. The method is devised under the following geometrical assumptions: (1) on its cross section, the structure is left-right symmetric; (2) the projected structure velocity is vertical to the line of symmetry. The two conditions can be naturally satisfied for cylindrical MFRs and are expected to be satisfied for MFRs that are flattened within current sheets. The model test demonstrates that, for determining the axial orientation of such structures, the new method is more efficient and reliable than traditional techniques such as minimum-variance analysis of the magnetic field, Grad-Shafranov (GS) reconstruction, and the more recent method based on the cylindrically symmetric assumption. A total of five flux transfer events observed by Cluster are studied using the proposed approach, and the application results indicate that the observed structures, regardless of their actual physical properties, fit the assumed geometrical model well. For these events, the inferred axial orientations are all in excellent agreement with those obtained using the multi-GS reconstruction technique.     

螺旋CT三维重建在腰椎创伤性骨折中的应用价值

目的:探讨螺旋CT三维成像在腰椎创伤性骨折诊断中的价值.方法:选取腰椎创伤性骨折患者76例,经CT轴位平扫(2DCT)后进行三维重建(3-DCT)即表面遮盖(SSD)及多平面重建(MPR),将其图像资料进行比较.结果:3-DCT能立体、直观显示腰椎创伤性骨折的部位、类型、三柱结构、椎管狭窄及脊髓受压等情况.结论:3-DCT作为2DCT的重要补充,对腰椎创伤性骨折临床治疗方案的选择及预后判断有指导意义;SSD及MPR既有良好形态学又有密度层次的图像,可协助三维显示椎间盘碎裂、突出和膨出的范围.