利用计算机断层成像方法由观测图像重建等离子体层全球密度分布——投影数据不完备问题

在用计算机断层成像方法由EUV观测图像重建等离子体层全球密度分布时,地球的遮挡和有限角度都会导致投影数据不完备,从而无法精确重建出等离子体层的密度分布.本文针对该问题,提出一种基于图像总变差极小化的代数迭代算法.通过重建等离子体层投影数据缺失最为严重的中心子午面,证明该算法能够显著提高重建图像的质量. 并且在IMAGE卫星仅能达到90°的有限投影角度下,此算法重建图像的相关系数可达0.760,而代数迭代算法的相关系数仅为0.696.     

感兴趣区域CT图像重建方法及模拟实验

虽然CT技术已经发展得相当成熟,但在大物体成像、高分辨率成像和减少辐射剂量等方面现有的CT成像方法仍然存在较大的困难。事实上,很多工程应用中并不要求对完整的物体进行全局CT成像,只需要获得某些感兴趣区域的物体图像即可,特别是医疗临床诊断中只要能够实现对可疑病灶部位的成像即可。因此,本文研究了针对感兴趣区域的CT图像重建方法,以及X射线束的视野只覆盖感兴趣区域的扫描方法设计,感兴趣区域CT成像研究的关键是如何在投影数据截断情况下实现断层图像的精确、稳定重建;本文介绍了三种投影数据在不同截断方式下的图像重建方法,并设计了相应的数值模拟实验,给出了数值模拟实验结果。最后,对感兴趣区域CT成像技术在工程中应用潜力做了展望。     

纯导电媒质电导率剖面的一个新的近似反演公式

本文应用微波网络理论导出了重建纯导电媒质电导率剖面的一个新的近似解析式.研究结果表明,本文公式比文献[1]的结果更精确.     

基于Chambolle-Pock框架的核TV多通道图像重建算法

总变差最小化算法是一种基于压缩感知理论的图像重建算法,能够从稀疏投影或含噪投影数据中高精度地重建图像,已经被广泛应用于计算机断层成像、磁共振成像、电子顺磁共振成像。能谱CT、T1或T2加权的MRI及EPRI均属于多通道成像。逐通道TV算法可以实现较高精度的图像重建,然而忽略了各通道图像之间的相似性。核TV算法是一种考虑了通道间图像相似性的TV类算法,可以实现高精度图像重建。面向多通道图像重建,以CT重建为研究范例,本文提出一种Chambolle-Pock算法框架下的核TV多通道图像重建算法。通过仿真模体和真实CT图像模体的重建实验,验证算法的正确性,分析算法的收敛性,探索算法参数对收敛速率的影响,评估算法的稀疏重建能力及含噪投影重建能力。结果表明,相对于逐通道TV算法,所提算法可以取得更高的重建精度。核TV算法是一种高精度的多通道图像重建算法,可以应用于各种成像模态的多通道重建场合。      

利用计算机断层成像方法由观测图像重建等离子体层全球密度分布——地球遮挡问题

本文是利用计算机断层成像(CT)方法中的滤波反投影法(FBP)和代数迭代法(ART),根据等离子体层的仿真模型,重建其全球密度分布.在重建过程中,地球遮挡是一个很重要的问题.计算结果表明两种方法都可以使用,但ART比FBP重建的效果好.ART重建图像的相关系数可达0.98,而FBP重建图像的相关系数仅为0.86.FBP重建的偏差是由地球遮挡引起,向阳面靠近地球区域的密度会减小.从定量分析中可以进一步看出地球遮挡所引起的偏差变化.     

海城地震双向构造活动的研究

本文利用海城地震的MS>3.5的5个前震和MS>3.0的18个余震资料,根据文献[2]提供的方法,确定了这些地震断层面破裂方向及破裂传播速度。在海城震区平面上展布结果表明,地震断层面破裂方向与北东向和北西向区域断裂构造走向、震后产生的地裂缝分布方位、地震烈度等震线形态相一致。进一步证明海城7.3级地震前后,不仅与大震断层走向一致的北西向断裂有强烈活动,而且北东向构造也有显著活动。说明后者对海城地震的孕育和发生也起了重要作用。因此,海城地震的发生是两组近于共轭构造活动的结果。      

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。     

2006年第15卷1～3期主要文章目次索引

[栏目]文章题目作者(期-页码)[CT理论]三维CT成像的数学模型杨克柽叶育盛,余晓谔,等(1-37)直接投影断层成像技术的实验研究高云胡道予李震,等(1-42)有限角度CT图像重建算法综述高河伟张丽陈志强,等(1-46)基于FDK算法减小误差的研究[英文稿]唐杰张丽陈志强,等(1-66)硬X射线衍射增强峰位成像CT的几何失真纠正方法孙怡朱佩平刘明贺于健(2-13)西门子多排螺旋CT新技术徐晓东邵军明孔军(2-22)医用PET系统技术概述曾海宁刘小平,等(2-28)基于VTK的医学图像系统研究刘志健王蓉,等(2-38)CT空间分辨率自动检测的研究与实践占杰余晓锷(2-43)医…     

页岩微米孔隙结构重构的非光滑正则化及快速梯度优化算法

页岩微观结构认识是页岩气勘探开发的基础.传统的探测手段是基于表面的有损观测方法.本文应用上海光源同步辐射技术对页岩结构进行无损探测获取投影数据,该技术可以避免X射线硬化.我们利用X射线计算机断层成像技术进行图像恢复,提出了L1模+TV(全变差)非光滑正则化方法抑制噪声影响,提高图像对比度.实验证明,该方法是准确重建页岩微观结构的有效方法.     

一类R~n空间上旋转椭球面簇的广义Radon变换

本文基于二维雷达成像的原理研究了其数学问题,对R~n 空间中的图像函数f(x),已知其旋转椭球面簇上的积分值,应用广义Radon 变换来重建图像函数f(x)。利用球谐函数展开和Funk-Heck 定理证明了这种重建图像问题的存在、唯一性,并在一定的函数类中给出了它的反演解的数学表达式和推广了V.G.Romanov的工作。     

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。     

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。     

再论"非圆轨迹不含导数的扇形束扫描重建公式"

黄朝志等发现在1993年发表的非圆轨迹不含导数的扇束重建公式推导中的一个错误。他们的结论是：在假设的条件下，不含导数的重建公式不是精确的，但是一个很好的近似重建公式。在本文中，作者分析了该错误的影响，讨论了用于非圆轨迹不含导数的精确扇束重建的矫正办法，并提出了一些未解决问题。     

时变三维电离层层析成像重建公式

基于GPS信标观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析问题的数学基础，在简化电离层电子密度随时间变化的条件下，导出了三维平行束层析重建公式. 在二维情况下，本文导出的三维平行束层析重建公式与Yeh等给出的二维电离层层析重建公式相同. 文中还讨论了有限视角和有限接收机孔径对重建图像的影响. 根据文中给出的三维平行束层析重建公式，在这些非理想条件下，对一个脉冲源函数进行CT重建的结果表明，基于GPS信标观测数据重建电离层电子密度的时变三维电离层层析是可行的.     

对一种非圆轨迹扫描下扇束重建公式的讨论

目的 在CT扇束重建中，源到中心的距离有时需要变化，在这种条件下推导出来的重建公式一般都含有源到中心距离的导数，这不利于公式的实际应用。资料WANG Ge等人在《A Derivative—Free Noncircular Fan—Beam Reconstruction Formula》中提出了—个不含源到中心距离的重建公式，并证明在满足三个假设的条件下该公式是—个准确重建公式。但在这个结论的推导过程中存在漏洞，导致这个结论是不成立的。结果 本文指出了这个推导漏洞，对结果重新作了讨论，并且用计算机进行了模拟。结论 得到了很好的效果。     

地震层析成象技术在测井和地面反射资料集中的应用研究

本文以射线的折射和反射定律为基础,采用阻尼最小二乘法（在CT技术中,常称为SIRT算法）和单井单侧多偏移距的反射资料以及地面反射资料,研究反射波层析成象技术对二维弯曲界面的成层结构进行重构的情况。数字模拟试验表明,本文提出的逐层成象方法对透镜体和尖灭地层的成象颇为有效,反演结果对误差扰动是稳定的。 本文所述的成象方法及处理技术可推广到只用地面反射资料进行地层重构的情形。     

全球地震层析地幔密度横向不均匀及大陆动力学

地震层析为我们提供了研究全球及区域地幔横向不均匀的有力工具。本文使用Ｓ１２－ＷＭ１３［１］层析模型,假设地震波速度异常与密度异常之间呈线性关系［２］,以ＰＲＥＭ模型［３］为基础,计算了全球和部分区域的球谐展开１２×１２阶地幔密度异常分布;分析了一系列的结果,特别分析了大陆下部地幔密度异常的基本格局;讨论了其对大陆动力学研究的意义。应用于中国大陆发现,整个中国大陆下部７０ｋｍ－１５０ｋｍ深部范围内是地震剪切波的低速带或密度低的地区,而在１５０－４００ｋｍ范围中又处于密度高的异常地带。本文从地幔动力学的观念出发讨论了中国大陆岩石层构造运动的地幔动力学问题。     

曲线Radon反投影重建及在地震层析成象中的应用

本文提出了任意曲线Radon 反投影离散重建方法及最小二乘法曲线Radon 反投影重建公式。讨论了这种方法在地震层析成象中的应用。     

地震勘探数据处理的一种算法——分布参数系统最优理论的应用

本文将根据地震数据识别地层结构问题归结为分布参数系统的最优化问题,利用脉冲变分原理给出了一个新的算法,此算法与文献[4]中算法相比较,计算效率要高。     

CT解析重建方法进展:从圆轨迹扫描到多源直线扫描成像

从1971年Hounsfield完成世界上首次X射线计算机断层成像(CT)扫描以来,CT技术在扫描方式上经历了5代发展,并在医疗、安检等领域深刻地影响着人们的生活.在扫描方式不断进步的同时,重建方法也在不断发展.与迭代算法相比,解析算法具有重建速度快、误差分析简单以及占用运算资源小等特点,成为CT系统中常用的成像算法....