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。     

锥束CT图像重建算法

随着螺旋多层面CT的出现，医用CT正在向着螺旋锥束CT转变，从螺旋锥束数据来重建图像有许多优点，但是这种成像方式在数学上比较复杂，技术实现也有相当的难度。本文介绍这一领域的重要成果，特别是近年文献中的基本思想，文中涉及及各种主要重算法，包括准确重建，近似重建和迭代重建算法，简言之，当数据是完整的，无噪音的，应选择准重建方法，当数据是有噪音的和／或受物体运动干扰，近似重建会有较好的性能，而当数据是不可靠的和被载截断时，迭代方法可以发挥作用，今后主要研究方向是对这些算法进行改进，比较它们的特性，并将其优点结合到一起。     

锥束微型CT图像重建中射线源位置的修正

目的:针对利用锥束光X射线机构建的微型CT系统,对射线源的微小偏差进行校准。方法:以FAXITRONMR_20型cone-beam数字X射线机为实验对象,利用金属球模型的二维投影图像计算出射线源垂直投影位于探测板平面相对坐标。对常用的锥束CT滤波逆投影算法,给出了在非标准位置扫描时的锥束CT的修正公式。结果:通过投影测量法发现所使用仪器的射线源和探测器中心存在1.056mm的偏差,并进行了修正;以模型实验显示了修正前后的结果。结论:该方法可以精确测量射线源的相对位置,通过软件修正,重建清晰的CT图像。     

Feldkamp-type-VOI锥束CT重建算法加速的研究

本文具体介绍了一种Feldkamp-type感兴趣区域锥束CT重建方法。首先,我们分析了算法的特点;继而利用锥束扫描模式存在的对称性的反投影优化性质进行算法优化;最后,通过Shepp-Logan数值模拟实验显示优化方法可有效提高图像重建的速度且几乎不影响图像质量。     

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.     

扇束工业CT重建算法速度优化

扇束工业CT—般采用滤波反投影算法进行CT图像重构,其计算复杂度为0(N^3)^[1]。如果不进行优化,这种算法的计算速度很难达到工业构件检测的要求。在总结了我们对重建速度所做的优化工作基础上,重点分析了—种基于正、叙弦函数性质的优化方棍。分析表巩这种优化力技理论上可以使运算速度提高3倍。计算机模拟显示在实际实现中,这种方法配合其他优化措施,可以使重构速度提高6倍以上。     

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。     

论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法

锥束图象重建算法正在快速发展，并用于重要的生物医学和工业应用中。在本文中，主要讨论有效的精确的、可能用于动态研究的算法，特别是近年发展起来的Grangeat类和Katsevich类的算法。这一选择是基于CT和显微CT的定量的和功能的应用需求。2002年，Lee和Wang提出了圆周和螺旋情形Grangeat类的半扫描锥束算法，解决了短物体重建问题。原理是利用在Grangeat类重建公式中的Radon空间信息，在阴影区域进行适当的数据插值，从而抑制Feldkamp类重建算法的亮度,减低伪影。在圆形和螺旋半扫描情形，首先我们确定位于不同采样冗余区域之间的边界。然后我们导出相应的加权函数以用于特征点的计算。就亮度减低伪影而论，Grangeat类半扫描重建算法优于Feldkamp类半扫描重建算法。2001年Katsevich推导了第一个理论上精确的螺旋锥束滤波反投影型重建公式。其局限性是探测器窗口较大和待重建物体的半径较小。2002年Katsevich改进了他的第一个公式。新的公式对病人的尺寸没有多少限制，而且相对旧公式假设了较小的探测器阵列。最近，Katsevich将他的方法推广到一般的扫描轨迹，证明了早期的两个公式是他的一般结果的特例。针对长物体的动态体成像，我们极其需要改进现有的Grangeat类和Katsevich类的算法。     

一种改进的锥束螺旋CT单层重排重建算法

多层螺旋CT中,采用大螺距可以大大提高扫描速度,在工业和医学中颇受青睐。但在给定探测器尺寸条件下,螺距过大会出现明显的伪影。Noo等1999年提出的单层重排算法(SSRB)能够适应较大的螺距,且有较高的重建图像质量。本文采用新的重排方法对SSRB算法进行了改进,理论分析及仿真实验表明,相同探测器大小时,改进的SSRB算法(ISSRB)可适用的螺距是SSRB的(1+tan²δ)倍(δ射线源半张角),且有相近或更高的图像质量。     

基于锥束CT的小型部件检测系统设计

利用锥束CT成像的先进理论,设计了一套小型部件检测的系统。该系统能对单个小型部件进行检测,检测时间短,成像分辨率高,并能最终实现三维显示;该装置具有小型化和可移动性的特点,能用于野外作业。     

锥束CT精确重建算法研究最新进展

第八届三维图像重建及核医疗学国际会议于2005年7月在美国盐湖城召开。该会议是在CT、PET及SPECT图像重建领域最负盛名的会议之一。本文主要介绍在本次会议上提出的几种最新锥束CT精确重建算法,包括MD-FBP算法、R-line算法等;还讨论了这两种精确锥束重建算法的各自优点,并对CT图像重建领域下一步的研究方向做了展望。     

图像重建的射线交切反投影法

本文详述了一种快速图像重建方法——射线交切反投影法。它吸取了代数重建算法的某些长处,但无迭代计算,简单实用,对于野外作业使用更显得方便,利用此方法,重建了实测的电磁波吸收系数图像,它比传统的阴影交汇法有更好的分辨率。     

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。     

锥形束重构解析算法的研究历程及内在联系

本文提出了锥形束重构解析算法研究历程中的主要问题,阐述了锥形束重构领域相关数学理论和数值计算方法建立与发展的脉络,剖析了锥形束重构研究过程中各算法的内在联系。指出了该领域今后研究工作的某些关键问题。     

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。     

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。     

三维CT图象精确重建的源点轨迹

本文从三维锥束精度重建的完全条件出发，着重介绍了几种满足完全条件的源点轨迹及其参数沦描述，给出并证明了控制轨迹尺寸的相关变量的取值范围。     

基于GPU的锥束CT体数据等值面重构和显示的改进

本文提出一种采用可编程显卡的计算能力来加速锥束CT体数据等值面重构的方法,并进行多方面的改进,有效地提高移动立方体(Marching Cubes)算法的性能。最后在表面绘制中引入深度剥离技术实现顺序无关透明度显示,对帮助理解锥束CT体数据和缺陷检测起到很好的效果