图像重建算法FBP与OSEM在工业CT应用中的对比研究

滤波反投影法(FBP)与有序子集最大期望值法(OSEM)是图像重建中最为常用的两种方法,本文研究了这两种重建方法在工业CT中的应用,就不同的探测器数目、不同的旋转投影角度取样数、不同的噪声水平,对两种方法的重建效果进行对比与分析,结果表明在某些条件下迭代法OSEM重建图像质量明显好于解析法FBP。     

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.     

基于改进双边滤波的GPR图像强振幅噪声压制算法

目前探地雷达数据处理更多地是直接引入其他领域的图像和信号处理方法,如中值滤波、小波变换和剪切变换等去噪方法．存在效率低、图像边缘保持差、噪声处理不彻底等缺点,且滤波效果取决于噪声的类型．为此,提出了一种结合探地雷达倾角信息和相关性信息的改进双边滤波算法．首先,分别基于梯度平方的结构张量算法和相似系数分析方法提取了探地雷达局部倾角信息和相关性信息;然后利用所提取的角度信息构建高斯角度相似权值函数,并将该函数代替双边滤波算法中的高斯空间权值函数,增强噪声压制的方向性;将双边滤波算法中的高斯像素相似度权值函数中心点代替为邻域内的中值,提高雷达图像中的奇异点噪声压制能力;最后在权值函数中结合相关系数信息,进一步压制强振幅噪声．数值模拟和实际数据分析结果表明,本文改进算法能够有效压制随机噪声和强振幅噪声,增强振幅的连续性．     

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。     

体CT锥束精确图像重建Katsevich算法的理论研究

本文主要介绍了关于新型的锥束CT重建算法——Katsevich算法。首先描述了如何引入Katsevich重建公式,同时介绍了Tam-Dannielson窗口和PI线的一系列与其他重建算法不同的重建方式,指出反投影过程与Feldkamp重建算法的反投影过程是一样的。我们可以利用这个重建算法有效地进行锥束螺旋CT重建,并得到效果理想的图像。我们也可以设计相应的并行算法,便于分析这些算法的复杂度,如：分析算法时间并且采用并行算法加快运行速度。这个方法也可以被用来改进成为其他重建公式（例如Zou和Pan的BPF型反转公式）。     

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。     

一类曲线图象重建卷积反投影算法

本文给出了一类平面曲线 s=4(x,y)·coxθ+B(x,y)·sinθ上的 Radon 变换卷积反投影算法,并进行了数值模拟,其重建结果与真实数据相吻合,其中 A(x,y)和 B(x,y)满足一定条件.     

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。     

基于改进广义卡尔曼滤波的结构损伤识别方法

针对传统的广义卡尔曼滤波算法不能有效地追踪结构刚度的变化情况,本文以传统卡尔曼滤波理论为基础,得到了基于衰减记忆的广义卡尔曼滤波算法公式,利用该算法对所得到的地震响应信号进行分析,提取结构的特性,辨识结构的参数,并从中判断结构损伤发生的时刻、位置及程度,改善了广义卡尔曼滤波的效果。衰减记忆的广义卡尔曼滤波算法只能够判断出结构参数变化的时间并且容易出现振荡,因此采用了一种新的自适应追踪技术,用一个自适应因子矩阵代替了原有的遗忘因子,这种技术可以有效追踪结构参数变化的时间、位置和大小,从而能够在线识别出结构的损伤。     

PET探测器和扫描结构的发展

正电子断层成像 (PET) 技术是一门新兴的核医学成像技术, 能够提供生理代谢水平的功能成像, 在疾病诊断, 病理研究, 药物研发等多个方面具有广泛的应用。PET技术的核心是探测器和扫描结构设计。扫描结构有环形探测器-静态扫描、环形探测器-动态扫描、平板探测器-静态扫描, 平板探测器-动态扫描等多种形式。探测器经历了PMT耦合单块晶体、PMT耦合多块晶体、PSPMT耦合晶体阵列、SPM耦合晶体阵列等多种结构。从1983年开始从事医用PET研究, 本文通过回顾先后开发的多台PET机器, 描述PET探测器和扫描结构的发展。     

一种改进的基于原始投影数据的CT硬化校正方法

在X射线CT(Computed Tomography)技术中,X射线能谱的多色性将导致重建图像出现杯状伪迹,降低成像图像的质量。为提高重建图像的质量,本文研究了一种校正X射线多色性产生硬化现象的方法。针对噪声多集中在高频部分的特点,先将投影数据分成高低频段,然后基于射线硬化的物理属性,采用本文研究的硬化校正方法对低频部分作校正,再和高频部分进行相加,并采用实验系统对其验证。实验结果表明该方法能够有效地提高重建图像的质量。     

高分遥感影像震害提取的变化检测算法改进

本文针对遥感多时相变化检测应用于地震灾害信息提取中存在的问题, 提出一种改进算法, 通过搜索震后影像上建筑物在震前影像上对应区域周边一定范围内的影像相关性最大值(区域寻优)来代替传统上严格对应像元的相关系数值, 以减少因配准精度、 摄影方位、 地表高程、 建筑物高度等造成的同名地物变形对变化检测结果的影响, 提高基于相关系数变化检测的精度。 以都江堰市城区在2008年汶川地震震前的QuickBird影像和震后的航空遥感影像为实验对象, 采用本文方法进行了震害变化检测实验, 并与传统方法进行了比较, 表明改进的算法能够提高震害信息提取的精度且具有一定的稳定性。     

基于改进遗传算法的地震后重建工程造价模型改进设计

传统依据BP神经网络的地震后重建工程造价模型求导运算过程复杂,收敛效率较低,造价结果准确性低。提出基于改进遗传算法的地震后重建工程造价模型,结合地震后重建工程造价的影响因素,通过算法优化造价模型,选择更好的造价模拟数据,模拟数据构建造价函数模型,利用T系数运算分析造价函数模型数据,采用二进制计算规律对造价函数的数据参数实施拟定,通过公式演算获取高精度的数据参数值,得到精确的造价数据。实验结果表明:所设计的模型能够准确、快速的对地震后重建工程造价进行预算。     

基于改进U-Net卷积神经网络的储层预测

传统的U-Net卷积神经网络大多存在深层网络梯度消失的问题。本文在U-Net卷积神经网络中加入残差模块,提出了一种改进U-Net卷积神经网络。残差模块保证了U-Net卷积神经网络在误差反向传播过程中梯度的存在,在一定程度上可以缓解梯度消失的问题。最后将改进U-Net卷积神经网络应用于实际储层预测中,实际数据测试结果表明基于改进U-Net卷积神经网络在岩性识别以及“甜点”预测上均能取得较好的效果。     

基于改进的经验格林函数方法的地震动模拟

改进的经验格林函数方法弃掉以往完全用经验方法确定用于合成大震的小震数目的方法,考虑了大地震断层各个子断层位错的不均匀性,使得经验格林函数方法的物理意义更加清楚。用改进的经验格林函数方法,以汶川MS6.4余震记录作为经验格林函数模拟了九寨白河台、松潘安宏台、皋兰台和成都中和4个台站的加速度时程,与以往的经验格林函数方法比较,模拟结果的反应谱与记录符合得更好,证明了改进的经验格林函数方法可以反映震源位错的复杂分布,可以在工程地震中用来估计场地地震动过程。     

一种用于走时层析成像的改进算法

走时层析成像是根据首波走时重建声波、地震波或电磁波波速的层析技术，其所用到的射线路径依赖于波速分布。本文提出了一个依据费马原理寻找射线路径的新方法。费马原理指出，从发射点到接点的射线首波的走时极小，因此寻找射线路径的问题是一个最优化问题。     

基于改进型BP网络的空间电场分类研究

空间电场信号异常识别是研究地震引起电离层扰动的重要内容。 将空间超低频电场电位数据看作随机数字信号, 以均值、 均方差、 偏度和峰度等四个指标进行描述, 采用“5·12”汶川大地震前空间超低频电场电位数据作为原始数据, 训练改进型BP神经网络, 建立了空间电场信号异常分类识别模型, 并以SOM神经网络进行验证。 计算结果显示, 空间超低频电场电位异常信号主要集中在5°~25°N, 88°~120°E之间的区域, 汶川大地震影响范围内的电离层扰动, 可能是汶川地震发生前引起的, 这与前人研究一致, 说明采用改进型BP神经网络异常分类识别模型研究地震引起的电离层扰动是可行的。     

一种改进投影系数计算的快速ART算法

代数重建(ART)是图像重建领域中的重要方法。为了提高ART算法的重建速度,本文提出了一个新的通过判别射线与网格的相交状况快速计算投影系数的算法。该算法主要使用简单的诸如加减法以及比较运算来计算投影系数。避免了传统算法中的求交排序计算,因而重建速度大大提升。仿真实验使用Shepp-Logan模型,实验结果显示该算法重建效率优于传统算法。     

基于改进重建滤波器的局部CT重建算法

鉴于实际工程应用需求,基于截断投影数据的CT图像局部重建是X射线CT重建的一个重要课题,本文概述了现有的局部重建算法,分析了其优缺点,提出了一种基于改进重建滤波器的局部CT重建算法。通过对滤波函数的改进,使其能量主要集中在中心位置,使旁瓣迅速下降,进而使滤波函数具有局部重建功能。另外改进的滤波函数压制了低频信息,突出了高频信息,具有提高成像空间分辨率的功能,但对图像噪声有所放大,实际实验数据验证了算法的可行性。     

基于改进Chan-Taylor算法的震后定位搜索技术研究

针对震后复杂的非视距传播环境,在充分了解废墟状态下信道特征和信号传播特点的基础上,构建震后无线定位系统框架,提出改进的Chan-Taylor位置解算方法,将改进的残差加权算法与多元泰勒级数展开算法相融合,并进行二次残差加权。对废墟环境进行实地调研,并通过Matlab进行仿真模拟实验,仿真结果表明,改进后的算法能更好地抑制非视距环境下TDOA的测量误差,对震后被压埋幸存者的位置解算与及时营救具有重要意义。