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。     

两种类型微裂隙(英文)

我们确定了两类起源不同与分布不同的相互关联而又独立的微裂隙。一类是在实验室与微裂隙随应力增大而张开产生声发射有关的应力单元所测定的典型的高应力裂隙。另一类是间距密集的应力方向一致的流体饱和的微裂隙。横波分裂监测(SWS)表明微裂隙在上地壳、下地壳,以及地幔最上面400公里处的所有岩石中几乎随处可见。在有些情况下这两种类型的微裂隙可能是相互有关而又相似的(因此定名为"种类"),但通常基本性质是不同的,分布不同,其含义也不同。对油气勘探和开采而言,重要的是,横波分裂监测到了在油气藏层中裂隙的排列和流体流动的优选方向,对天然地震而言,其重要意义是小地震上方横波分裂监测到应力增加对遍布的低应力微裂隙分布的影响,以致于地震之前(地震可能是遥远的)的应力积累可以被识别并对即将发生的地震进行应力预测。     

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。     

基于广义S变换的地震资料振幅谱补偿和相位谱校正方法研究（英文）

由于地下介质对地震波振幅的影响和地震波频散因素,地震波振幅和相位随时间、空间及频率的变化而发生改变,本文提出一种基于广义S变换的振幅谱补偿和相位谱校正新方法。该方法在S域中分为振幅谱补偿和相位谱校正两个步骤进行处理:振幅谱补偿是在地震记录可靠频带范围内恢复反射系数的振幅谱,其具体实现是在S域中利用谱模拟技术来拟合时变子波振幅谱,从而补偿由地层吸收所引起的振幅衰减;相位谱校正是消除子波剩余相位的影响,其具体实现是在S域中利用相位扫描来拾取随时间、空间和频率而变化的相位校正量,并由Parsimony准则来进行最佳相位判别。本文方法不需要直接求取Q值,能够适用于变Q值情况。理论模型和实际资料处理表明,该方法不仅能恢复地层反射系数的振幅谱,还可以有效消除子波剩余相位的影响,使子波接近或达到零相位,从而提高地震资料分辨率。     

基于组稀疏约束的微地震震源参数谱投影梯度反演

震源参数反演是微地震监测中的关键技术,常规走时或逆时定位方法可以快速获取震源的空间位置,但是会忽略震源的时间信息.全波形反演(FWI)是一种有效的工具,利用完整的波形信息,通过选用合适的优化算法对微地震事件震源参数进行迭代反演,虽然存在计算量大的问题,但是反演出的结果信息丰富并且精度较高.本文依据微地震震源的特点,提出了基于谱投影梯度组稀疏约束的优化算法来进行震源参数全波形反演,模型测试结果表明: 该算法相比于逆时定位定位精度更高,且可以反演子波波形信息; 对低信噪比微地震记录具有一定的鲁棒性; 对不同时刻的多震源参数反演也能得到较好的结果; 该方法对速度模型具有敏感性,通过微地震数据更新速度模型再进行震源参数反演可以提高反演准确性.

     

基于主成分分析的多能谱CT图像分析方法研究

基于光子计数探测器的能谱CT,可以同时采集多个能谱通道的投影数据,并获得相应能量范围内物质的吸收特征,可以有效应用于物质识别与材料分解。主成分分析是一种很好的多元数据分析技术,可以用于处理多能谱CT数据。本文分别在投影域和图像域对能谱CT数据进行主成分分析,并对分析结果做出系统比较。为了减少噪声的影响,提高能谱CT图像的彩色表征性能,提出双域滤波与像素值平方相结合的方法,用于含噪声的主成分图像去噪,然后将所选取的主成分图像映射到RGB颜色通道。实验结果表明,无论是在投影域还是图像域进行主成分分析,都可以获取清晰的CT图像,识别出物质的不同成分。相较于在图像域的主成分分析方法,在投影域进行主成分分析能够保留物质的更多细节,获取更清晰的彩色CT图像。      

基于低剂量胸部CT原始数据迭代重建增强等级评价不同类型肺小结节的初步分析

目的：探讨低剂量胸部CT（LDCT）原始数据迭代重建（SAFIRE）增强等级与不同类型（实性、部分实性及纯磨玻璃）肺小结节优化显示的对应关系。材料与方法：分析2020年9月至2021年1月行LDCT并符合肺小结节入组标准受试者101例105个肺小结节,依结节性质分为实性结节组（n=27）,部分实性结节组（n=37）和纯磨玻璃结节组（n=41）。采用单因素方差分析、卡方检验或Kruskal-Wallis H检验先分析组间一般资料,再以滤波反投影算法（FBP,B50f）为参照,比较SAFIRE I50f和I70f（分别1~5级）各模式下客观图像质量（噪声值、肺小结节CT值、SNR和CNR）和主观图像质量评分。结果：①三组在性别、身体质量指数和结节分布无显著差异,纯磨玻璃结节组年龄和结节长径均小于实性和部分实性结节组;② SAFIRE I50f 1~5和I70f-5图像噪声值均低于FBP B50f,其中SAFIRE I50f-5噪声值最低,不同模式下肺小结节CT值无显著差异,SAFIRE I50f-5肺小结节SNR和CNR均高于FBP B50f和其他SAFIRE模式;③ SAFIRE I50f 3~5实性和部分实性肺小结节图像质量主观评分高于FBP B50f和除I70f-5外SAFIRE其他模式,SAFIRE I50f-4纯磨玻璃肺小结节图像质量主观评分高于FBP B50f和除I50f-3、I50f-5外SAFIRE其他模式且组间评分无显著差异。结论：SAFIRE I50f-4在LDCT实性、部分实性和纯磨玻璃肺小结节图像质量客观、主观评价方面均表现良好且均衡,可适用于各类型肺小结节LDCT评价。     

基于主成分的时间域航空电磁数据神经网络反演仿真研究(英文)

传统上,时间域航空电磁数据通过拟合迭代反演计算得到大地模型,然而,由于航空电磁数据道间的较强相关性,导致病态反演,并引起超定问题;同时电磁数据的相关性使其与模型参数的映射关系复杂,增加了反演的复杂度。采用主成分分析法将航空电磁数据变换为正交的较少数量的主成分,不仅降低了数据道间的相关性,减小了数据量,同时压制了数据的不相关噪声。本文利用人工神经网络(ANN)逼近主成分与大地模型参数间的映射关系,避免了传统反演算法中雅克比矩阵的复杂计算。层状模型的主成分神经网络与数据神经网络的反演结果对比显示,主成分神经网络反演方法网络结构简单,训练步数少,反演结果好,特别是对于含噪数据。准二维模型的主成分ANN、数据ANN以及Zhody方法的反演结果显示了主成分神经网络具有更接近真实模型的反演效果,进一步证明了主成分神经网络反演方法适合海量航空电磁探测数据反演。     

单极300kV微焦点X射线管的工业CT系统简介

2009年3月,德国Wunstorf和GE传感与检测科技的菲尼克斯X射线（phoenix｜x—ray）家族推出了v｜tomel｜xL300工业CT系统,这是全球第一款可以通过300kVX射线管获得1μm分辨率的CT系统,若采用温度稳定的GE数字平板探测器,可获得更高对比分辨力,对于因结构复杂而不能使用光学或坐标测量机检测的部件,     

基于特征学习的低剂量CT成像算法研究进展

随着CT（computed tomography）技术在临床中的大量应用,其辐射伤害问题也越来越受到人们的关注。与此同时,高性能低剂量的成像也已经成为近年来CT研究领域中的重要研究方向。随着学习型算法的提出及广泛应用,为低剂量CT成像算法的发展带来了新的方向。在影像大数据环境下,基于特征学习方法的低剂量CT成像有着更广阔的发展空间。本文将从稀疏表示和深度学习两个方面,介绍一些国内外应用于改善CT成像质量的相关技术,包括CT成像技术的发展趋势,特征学习相关算法的研究现状,提高低剂量CT扫描成像质量的相关方案等。本文对近年来在低剂量CT成像及特种学习算法等领域的研究成果进行了介绍,并进行相关总结和分析。     

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。     

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。     

高分辨显微CT技术进展

显微CT是一种新型的采用X射线成像原理进行高分辨三维成像的设备。可以在不破坏样品的情况下,对骨骼、牙齿和各种生物材料等离体标本进行高分辨三维成像。近年来,更多地用于小动物活体成像,用于药物开发,肿瘤病理学和基因显型研究。本文围绕显微CT的技术手段进行综述,总结了它的现状和几个重要发展方向,高成像对比度、超高分辨率、快速实时以及多模态成像。     

基于渐进式网络处理的低剂量Micro-CT成像方法

微米级计算机断层扫描（Micro-CT）的应用领域很广泛,在生物医学、材料科学等都有研究,而且最近几年的发展很迅速。Micro-CT图像常因辐射剂量的限制而出现噪声,所以开发一种合适的算法来抑制Micro-CT图像中噪声变得很重要。Micro-CT图像的噪声水平与扫描样本、扫描参数等参数有关,合适的噪声抑制算法应该在不同噪声水平下都有不错的性能。过去Micro-CT图像的噪声抑制算法主要是迭代重建算法,但迭代重建算法速度比较慢。深度学习方法作为近些年比较热门的图像处理方法,在临床低剂量CT图像处理上相比于传统方法效果更好、处理速度更快,有进一步在低剂量Micro-CT图像处理中应用的潜力。另外,生成对抗网络在保持图像细节上有着比卷积神经网络更好的效果,本文构建普通卷积神经网络与生成对抗网络,用于对比两者的性能差异。限制于放射源的功率,低噪声的Micro-CT数据难以获取,提出一种创新的扫描方式,可有效获取低噪声的Micro-CT数据,并对实验小鼠的进行了扫描。针对低剂量Micro-CT中较高的噪声,结合Micro-CT的成像原理,提出渐进式的低剂量Micro-CT图像处理方法,分别在解析重建前后对小鼠的Micro-CT图像进行两次处理。相比于只在断层图像上处理,渐进式方法对高噪声数据的处理效果更好。从客观指标与主观视觉效果上,分析和对比了渐进式方法与其他深度学习方法或迭代重建算法的差别。定量分析不同噪声水平下的Micro-CT图像的处理效果,分析生成对抗网络在渐进式Micro-CT图像处理中的优势与限制。渐进式Micro-CT图像处理方法生成的图像质量高、生成速度快、鲁棒性高、客观指标高,可以对进一步的高级应用如图像分割、图像三维可视化等提供帮助。     

油页岩热破裂规律显微CT实验研究

利用太原理工大学和中国工程物理研究院应用电子学研究所最新共同研制的μCT225kVFCB型高精度（μm级）CT试验分析系统,对油页岩从常温到600 ℃高温下的热破裂过程进行了显微观测和分析,揭示了抚顺油页岩的热破裂阈值温度为300 ℃附近.当温度低于300 ℃时,已可见到极少数较小的微裂隙出现,裂隙多发育于原生层理面以及硬质矿物颗粒的周围,形成的破裂面基本上都与层理面互相平行.当温度超过300 ℃,由于受到热分解化学反应的控制,裂隙的数量、长度和宽度剧烈增加,呈现广泛发育、集中爆发的特点,并使原有裂隙迅速延展和贯通,且裂隙面仍具有与层理面平行的特点,这是油页岩热破裂的典型特征;同时,也形成了许许多多垂直于层理方向的微小裂隙,小裂隙与大裂隙的搭接连通,形成了一个庞大的连通网络结构,从根本上提高了油页岩的渗流能力.     

显微CT技术在古代料珠研究中的应用——以河南淅川县马川墓地出土料珠为例

本文首次运用显微CT技术对中国早期料珠进行研究。X-射线衍射(XRD)及CT切片分析结果表明,河南淅川县马川墓地出土的料珠为玻璃珠,与西周时期的釉砂珠在结构上存在显著区别。显微CT技术为料珠材质的鉴定提供了一种新方法。结合玻璃珠的三维模型表明,战国时期玻璃珠内的气泡以球形为主,内部存在许多细小不规则的空隙,应是采用模压法工艺制造;这是在研究中首次发现战国时期采用模压法工艺制造玻璃珠。西汉时期玻璃珠内的气泡是纺锤状,应是采用拉制法工艺制造。显微CT技术能清晰无损地揭示古代玻璃珠内部结构特点,显示了该技术在古代玻璃珠制造工艺研究中有着广阔的运用前景。     

小鼠在体内耳微小结构的相位对比Micro-CT研究

目的:通过相位对比Micro-CT研究小鼠在体内耳微小结构,并探讨该技术对在体内耳微小结构的显示能力。方法:成年小鼠,麻醉后处死;应用基于传播的相位对比Micro-CT扫描小鼠双侧内耳;重建CT数据,像素点大小9μm;进行图像重组,得到像素点尺寸不同的CT图像。结果:在像素点大小为9μm的CT图像上,可清晰观察耳蜗蜗轴、骨螺旋板、椭圆囊斑、球囊斑等微小结构;像素点大小为36μm的图像仍可显示以上目标结构;像素点大小为54μm的图像上,各微小结构边缘不太清晰,只可显示其轮廓;像素点大小为72μm的图像上,椭圆囊斑和球囊斑已不可见。结论:基于传播的相位对比Micro-CT对小鼠在体内耳微小结构成像具有明显优势,且在像素点尺寸不大于36μm的条件下,相位对比Micro-CT可较为清晰地显示在体小鼠内耳微小结构。     

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。     

基于微焦点CT与数据约束模型的古代家猪牙齿显微结构研究

本文对一例考古发掘出土的古代家猪下颌骨及牙齿进行了微焦点CT成像,通过加置滤波片有效减弱了线束硬化对CT图像的影响。基于数据约束模型(DCM)对样品三维结构进行了定量计算,获取了包含小于CT图像体元尺寸在内的样品跨尺度结构信息。对样品中孔隙及高吸收组分的联通特性进行了跨尺度计算,得到这两种组分的三维团簇分布。与常见的图像阈值分割法相比,DCM模型有效减弱了部分体积效应对图像分析的影响。本文研究结果为考古样品的内部形态测量、结构分析提供了数据基础,为考古样品的数字建模存档提供一种新的方法。     

场地地震动水平/竖向谱比与地表/基底谱比差异及修正水平/竖向谱比法研究

局部场地条件是决定场地地震动强度和频谱的重要因素,基于强震动和脉动记录的统计分析,获取表征场地条件影响的特征参数已成为确定工程场地设计地震动的较经济和实用方法,特别是对于大范围或难以开展现场勘测的工程场地.利用日本KiK-net台网强震动记录计算分析了台站场地地震动水平/竖向谱比(HVSR)与地表/基底谱比(SBSR)...