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.     

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。     

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。     

Splatting算法在三维CT迭代算法中的应用

采用代数重建技术重建三维物体,提出了一种基于splatting原理的ART权值计算方法,以增强重建图像的空间分辨率.该算法基于三维锥束扫描方式,采用双三次样条局部基函数作为插值核,并利用其足印函数对物体进行插值来计算像素的权值.与常量插值相比,这种方法对物体的灰度值有更精确的近似,在相同的实验条件下可重建出分辨率高的物体.给出了适用于三维锥束重建的splatting算法的具体实现,并对实验数据进行了实物重建及误差分析.     

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.     

一种基于数据外插改进的ART迭代算法

本文针对有限角度的投影数据的CT图像重建问题,提出了一种基于数据外插改进的ART算法.该算法的基本思想足运用已知角度的投影数据来补全未知角度的投影数据,再用ART算法进行图像重建.最后用模拟的投影数据进行了重建图像的数值实验.实验结果表明该算法不但提高了重建图像质量,同时也提高了图像达代的收敛速度.     

序列子集联合代数重建技术

图像重建迭代算法的主要缺点是计算量大,重建速度慢。为减少计算时间,Hudson等提出了有序子集算法,由于该算法在每次迭代时使用固定的子集个数,重建图像的质量主要依赖于迭代步中的子集数。本文提出序列子集联合代数重建技术,在每次迭代后减少使用的子集个数,这样在加速图像收敛的同时恢复重建图像的各种频率元素。实验结果表明序列子集联合代数重建技术可在少数次迭代后提供较高质量的重建图像,且对噪声数据不敏感。     

由投影重建图像的对称网格迭代算法

本文对于工业CT检测中常用的代数迭代重建算法提出了改进,利用投影射线之间存在的几何对称结构,提出了图像重建的对称网格迭代算法(简写为SM-IRT).该算法简化了投影系数矩阵的计算,调整了迭代算法逐线校正的迭代顺序.对模拟数据和工业CT实测数据进行了重建图像的数值实验,结果表明:与常规算法比较,本文提出的新算法重建速度快,成像精度高.     

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.     

一种优化的图象重建外插算法

处理由不完全数据重建图象的方法之一是代数重建法。但是,代数重建法的一个不足是关于重建图象的收敛速度很慢;本文利用代数重建法有限次迭代的重建图象反映原图象的分布趋势和向原图象变化的这一特点,提出一种优化的图象重建外插算法。数值模拟结果表明,新算法在重建图象的收敛速度和质量方面均有改进。     

ART算法中松弛因子对中子CT成像结果的影响研究

ART算法是CT重建迭代算法中重要和经典的算法,而松弛因子是ART算法中的重要参数。由建于绵阳的冷中子照相装置采集得到投影图像,本文研究了松弛因子对ART重建算法重建图像收敛速度的影响和对重建图像质量的影响,从兼顾质量和效率的角度出发,给出了松弛因子的选择范围,对中子CT成像迭代重建具有重要参考意义。      

数字合成X射线体层成像的小波-伽辽金重建算法

数字合成X射线体层成像技术的重建问题是在有限投影数据条件下的病态重建问题。本文通过分析数字合成X射线体层成像技术的系统模型,获得重建问题的系统方程。在对系统方程进行正则化改造的基础上,提出了一种新的重建算法——自适应小波-伽辽金重建算法。该算法融合了伽辽金方法的计算简洁和小波内在的多尺度特性,更好地适应了待重建图像的求解。仿真实验结果表明,与ART重建算法相比,自适应小波-伽辽金重建算法在保证重建质量前提下能加快收敛,从而大大地节省了计算时间。     

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     

基于新的非局部先验模型的Bayesian低剂量CT重建算法

为了改善低剂量CT重建图像质量,在传统非局部先验的基础上,提出了一种基于投影对称性的改进非局部先验模型。基于该先验模型构造了一种贝叶斯（Bayesian）重建算法,并将其应用到低剂量CT投影数据降噪中,通过滤波反投影算法重建出图像。仿真实验结果表明,本文所提出的算法较基于传统先验模型的重建算法,能在去除噪声与保持边缘之间取得较好的平衡。     

岩样中包体构造的CT实验探测

CT技术图象重建方法可分为变换法和代数法两大类。本文讨论了几种代数重建法的特点,开展了地球物理CT技术在岩石实验中应用的探讨性工作。研究表明,实验数据的测量误差直接影响着反演结果,当测量误差比较大时,即使数据量很大,也难以提高反演结果的分辨。岩样的吸收、换能器与样品的耦合、岩样均匀性等因素对实验数据的测量精度都有着重要的影响。文中还针对实验条件进行了数值模拟,以检验本方案的可行性,并对当前流行的BPT、ART和SIRT算法及其组合算法的成象能力结合本实验的条件进行了性能的比较。结果表明:BPT方法计算简单,但所给出的图象偏粗糙,特别是在井间观测时水平方向的分辨率较差;ART方法收敛速度快,图象的反差大,反演结果的高频成分比较丰富,但边界异常大;SIRT方法收敛速度慢,图象的低频比较好,结构平滑,边界异常小,反演受测量误差的影响比较小。综合了ART和SIRT两种反演方法特点的ART-SIRT联合反演方法比较理想,发挥出了各自的长处。     

一种块迭代的快速代数重建算法

常用的计算机层析成像的重建算法可分为:变换重建法、代数重建法和其它算法几大类.变换重建算法中最为常用的为"卷积反投影”算法,该算法重建速度较快,重建效果较好.但该算法也存在一些不足,它通常要求完全的、等间隔的平行采样数据.在天文、物探、地震成像等领域采样数据通常是不完全的和非等间隔的.代数重建算法简单,适用于不同格式的采样数据,对不完全数据亦可重建图像.还可以结合一些先验知识进行求解.可应用于工业检测、物探成像、天文成像等领域.其缺点主要是计算量大,收敛速度慢,难以重建大的图像. 计算机层析成像的重建问题,可离散化为线性方程组AF=P的求解问题,其中P是被采集的投影数据向量,A是投影系数矩阵,F是图像基函数.假设有M个投影数据,且重建的图像有N×N像素,则A为M行、N×N列矩阵.即使重建较小的图像,系数矩阵也是很大的,需要M×N×N个浮点数.A为大型稀疏矩阵,其非零元的个数约为2×M×N个浮点数.因此,想用代数重建算法重建中等或大的图像,必须寻找一种快速的投影系数矩阵实时计算方法. 其次,代数重建算法中迭代的收敛速度也是要解决的主要难点.初值的选取对收敛速度影响是很大的.如果选取的初值与原物体的密度分布较接近,迭代就容易满足收敛条件.传统的代数重建算法中,初值常选为零和某种平均值.在每次循环中都对N×N个图像值,进行逐线或逐点迭代修正.因此,需要大量计算时间,且收敛速度甚慢. 本文提出一种基于分块迭代的快速代数重建算法,其基本思想是采用对图像逐级分块,通过迭代使图像逐步细化,最终逼近于重建的图像.算法的实现过程如下:1.将重建图像按不同级别分块;2.根据块的大小,抽取投影数据,实时计算投影系数矩阵的非零元;3.对给定级图像块赋值,根据投影系数矩阵的非零元和阀值确定对哪些图像块的值进行修正:4.对给定级的图像块经一次循环迭代修正后,判断前后两次的图像是否满足该级迭代结束条件,满足时进入下一级块的迭代;最后一级块迭代满足条件后,块迭代结束.在每一级块迭代过程中,我们设计了求解系数矩阵非零元的快速计算方法,使得所需的系数矩阵的非零元可实时计算,而不必存贮. 利用X射线工业CT实采数据,我们对块迭代代数重建算法的测试结果表明:该方法重建速度快,重建图像精度高、伪影轻,并有较高的密度分辨率和空间分辨率.     

自适应统计迭代重建技术在髋关节64排CT低管电流检查中的应用

目的：探讨自适应统计迭代重建（ASIR）技术在髋关节64排CT低管电流检查中的应用。方法：106例髋关节64排螺旋CT扫描患者,随机选取53例患者采用常规管电流220 m As扫描,并采用滤过反投影（FBP）方式重建。另外53例患者采用低管电流50 m As扫描,并采用30%ASIR技术。对两组髋关节图像的辐射剂量和图像质量进行评价,并比较不同重建图像在同一层面的图像噪声值和信噪比。结果：常规管电流组与低管电流组的CT剂量指数（CTDIvol）分别为（15.55±0.20）m Gy、（3.56±0.15）m Gy,低管电流组平均CTDIvol较常规管电流组降低77.1%;常规管电流组与低管电流组的剂量长度乘积（DLP）分别为（297.82±2.9）m Gy·cm、（67.59±3.3）m Gy·cm,低管电流组平均DLP较常规管电流组降低77.3%,低管电流组与常规管电流组相比,辐射剂量大大降低（P〈0.05）。常规管电流组图像质量评分为优、良、差的患者分别为49、4和0例;低管电流组图像质量评分为优、良、差的患者分别为42、11及0例。两组图像的差异无统计学意义（P〉0.05）。图像噪声值分别为31.44、44.29,差异有统计学意义（P〈0.05）。图像信噪比分别为11.03、10.06,差异有统计学意义（P〈0.05）。结论：ASIR技术应用于64排螺旋CT髋关节低管电流扫描,大幅降低辐射剂量的同时,图像质量也能满足临床诊断的需要。     

基于图像压缩的震损结构三维模型快速重建方法

针对基于数字图像的大尺度三维结构模型建模时间过长的问题,提出了利用图像压缩算法对震损结构三维模型快速重建的方法.首先,拍摄得到结构的原始图像;其次,利用主成分分析算法压缩图像;最后,基于处理后的图像对结构三维模型进行重建.为验证提出方法的有效性,对一个混凝土试块,受损的剪力墙试验模型和实际单体建筑进行图像采集,利用论文...     

新虚拟单能量图像对早期胃癌的诊断价值

目的：探讨新虚拟单能量图像在早期胃癌中的应用价值。方法：回顾性分析29例在双源CT行腹部双期双能量增强扫描的早期胃癌病人,并经手术证实病理资料。采用双源CT后处理工作站（Dual energy Mono＋,syngo IPIPE,Siemens）使用100和Sn 140kV图像产生40keV、60keV、80keV三组新虚拟单能量图像（AMEIs）,并与常规120kVp图像（PEIs）对照,比较各组对早期胃癌的检出率及CNR差异。结果：AMEIs 40keV组具有最高检出率（86.21%）,但与PEIs组无统计学差异（P=0.062）。AMEIs 40keV组动脉期CNR及门静脉期CNR均明显高于其他各组（P均〈0.05）。结论：双源CT新40keV单能量图像可提高早期胃癌CNR,有利于EGC的检出。