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。     

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.     

基于通用显卡实现CT加速重建的技术综述

目的本文综述了通用显卡在CT重建加速中的技术应用.方法通过介绍显卡的发展和现状,以及其特殊结构在CT重建算法中的加速机制.结果阐明了显卡在CT重建中的加速特点和实现方法.结论最后依据显卡发展的最新技术展望了对CT加速算法的改进和在这一方向上的应用前景.     

有限角度CT图像重建算法综述

本文主要介绍了处理有限角度CT图像重建的思路和方法。有限角度CT图像重建属于不完全数据重建范畴,由于不满足数据完备性条件,因此不能精确重建。其处理方法大致可以分为两类:基于变换的迭代-解析重建算法和基于级数展开的迭代-代数/统计重建算法。同时,有限角度重建等价于病态矩阵求逆问题,适当的约束条件、先验知识以及正则化因子对提高重建图像质量非常重要。     

CT重建中投影矩阵模型研究综述

CT重建算法中,投影矩阵反映探测器上的投影与重建物体的关系,其模型刻画对于重建速度和精度有着重要影响。本文介绍目前投影矩阵研究现状,着重分析投影矩阵系数的计算方法,以及快速计算正投影和反投影的方法,并总结了目前投影矩阵模型的性能和发展。     

锥束CT超视野成像重建算法综述

随着锥束CT的应用日益广泛,如何突破CT成像视野的限制实现对大型物体的成像检测在现实应用中具有重要意义。本文对超视野重建算法进行了分类介绍,重点介绍了算法的发展过程和目前的发展状况,并对各种算法的特点进行了分析比较,最后对超视野重建算法的发展进行了总结和展望。     

一种基于多能统计的射束硬化校正方法

在X射线层析成像(X-CT)系统中,传统的CT重建算法都基于射线源是单能的假设提出的,而实际的射线源是多能的,直接由多能投影数据用传统的重建算法重建图像,会导致硬化效应。本文把实际的多能谱细化成若干个子能谱,根据光子数服从Poisson分布这一规律建立数学模型,在传统迭代重建算法的基础上,借用统计的方法进行参数估计。实验结果表明该方法可以有效消除重建图像中的杯状伪影,提高重建图像质量。     

切向CT重建算法的研究

在工业CT的检测过程中,由于各种原因可能造成投影数据的不完备.在这种情况下,直接利用传统的解析重建方法(FBP)或者统计重建方法(EM)都不能给出理想的重建结果,从切向CT扫描方式获得的就是典型的不完备投影数据.本文利用迭代算法来改善重建图像的质量,首先通过已有的投影数据合理估计缺失的投影数据,并通过不断的迭代来改善这种估计,从而使得重建图像不断逼近真实物体.     

康普顿散射成像图像重建算法综述

康普顿散射成像技术因其灵活的系统结构、较低的辐射剂量而广泛应用于传统透射成像技术无法应用的场合,受到研究者的关注。图像重建算法是康普顿散射成像技术的核心,直接决定着重建图像的质量。本文从康普顿散射成像的正向模型讲起,分别对解析和迭代两种重建算法进行了介绍,着重对解析重建算法中的圆弧Radon变换模型和迭代算法中正则化过程中引入的全变分最小化方法进行了阐述和分析。最后,对康普顿散射成像重建算法存在的问题及发展趋势进行了总结。     

扇形束重建图像的一簇新算法(英)

本文提出重建扇形束（fan－beam）图像的一簇新的混合算法。这簇新方法使得重建扇形束图像既不产生偏差,又可改进扇形束图像中的噪声性质。同时,通过理论分析和计算机数字模拟,证明此新方法不仅运算速度快欲常用方法,并且具有比常用的扇形束渺滤波反投影的算法更为优越的数学和统计特性。     

IMR、iDose4和FBP三种重建算法在隆鼻整形术CT扫描的应用研究

目的:探讨IMR、iDose4和 FBP三种重建算法在肋软骨隆鼻术前胸部多排螺旋CT扫描中对图像质量的影响。方法:收集符合纳入标准的拟行自体肋软骨隆鼻术患者60例,术前均行胸部CT检查,分别使用IMR、iDose4和 FBP三种重建算法生成图像并进行相关后处理重建肋软骨,记录并比较各组图像质量主观评价分数和客观评价的指标如:肋软骨CT值、噪声、信噪比、对比噪声比。结果:三种算法得到的CT重建图像都能准确评估肋软骨钙化程度;主观评分IMR、iDose4组与FBP组相比,在MIP图像上评分均值分别增加50.5％和33.6％,在VR图像上评分均值分别增加51.0％和19.0％。IMR组较iDose4组的评分均值在 MIP图像和VR图像上分别增加了11.1％ 和21.1％。客观评价肋软骨CT值、信噪比和对比噪声比并作统计学分析,最终显示IMR、iDose4和 FBP三种重建算法组间对比有显著差异,IMR组明显最优。结论:IMR、iDose4和 FBP三种重建算法均能准确评估自体肋软骨是否存在钙化及程度,IMR算法较后两者更能显著降低图像噪声,提高CNR、SNR,提升肋软骨的主观图像质量,为制定最佳术前方案提供更精准的相关信息,可作为肋软骨CT检查首选算法重建技术进行应用,值得大力推广。      

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。     

基于FDK算法减小误差的研究

本文介绍了一个重建误差和扫描半径之间的关系,并在此关系的基础上提出了一种新的基于不同半径的两个同心圆轨道的算法,利用估算的重建误差改善重建结果。随后进行了数值仿真实验。通过数值模拟实验评价了此算法的性能,结果表明新的算法能比已有的同类算法更好地估计重建误差,从而获得更精确的重建结果,在锥角≤±10°时都能获得相当好的重建结果,在锥角更大时也能起到很好的改善作用。最后本文讨论了此类算法的局限性。     

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。     

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.     

一种扇束扫描模式下的图像重建迭代算法

CT图像重建的扫描模式有平行束、扇束、锥束等,在扇束扫描模式下的图像重建算法大多基于图像的正方形网格剖分。本文建立了扇束扫描模式下新的图像重建离散化模型,并给出了基于新模型的代数迭代校正格式和重建算法。对新的模型下迭代算法几何意义进行了讨论,基于新模型的代数迭代重建算法有助于提高成像质量,启发新的图像重建算法。     

圆轨道锥束重建精度与锥角关系的研究

目的：深入研究Radon空间的数据缺失与锥角的关系改进算法。方法：相对于二维CT重建，锥束重建有着诸多优势，因此目前得到越来越广泛的应用。圆轨道锥束重建，因为算法上的简洁性以及工程实现的可行性，成为了锥束重建比较乐于采用的形式。但是由于圆轨道几何结构的限制，使其不能够得到完备的锥束重建数据，只有在锥角较小的情况下才能得到，因此深入研究Radon空间的数据缺失与锥角的关系以改进算法。结果：通过一定的近似得到了一个它们之间比较简单的关系。结论：基于这一关系提出了改进算法     

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。