CT图象重建的算法优化和代码优化

卷积反投影是CT图象重建的最重要算法作为一种线性处理,其基本算法并不复杂,但由于CT的数据量庞大,使得图象重建的计算十分耗时.国外CT大都采用基于64位CPU的工作站并配以专门为CT建象设计的阵列处理板,这种昂贵的造价数十万元的计算机系统对一般医院用户来说是很大的经济负担.相反我们一直采用通用PC工作站,不仅降低了成本,而且计算机可以得到迅速的升级.这样,为满足医院临床诊断和治疗对建象速度的需要,我们就必须对该算法进行优化,优化的效果也成为CT软件能否适应市场需要,能否最终产品化的关键.本文总结了针对CT图象重建分别在算法层次和代码层次上所做的优化工作.第一,在算法实现的层次上,(1)在反投影算法中,进行内外循环交换,将最内层循环的计算量最大限度地减少,(2)利用反投影算法的对称性,只计算出部分图象数据并对称得到其它图象数据,(3)根据不同的视野范围自动调整反投影的计算量,(4)充分利用FFT的特点,提高实数线性卷积的效率.(5)数据的行列交换,用于提高CPU对数据的存取速度.第二,在代码编程的层次上,充分利用新一代微机CPU--Pentium III提供的新资源、新指令和相应的代码优化工具软件,重新编写算法关键部分的程序代码,以提高程序的实际执行效率.在东大阿尔派全身CT扫描机CT-C2000上的实际测试表明,通过上述算法优化和代码优化,CT图象重建软件的运行速度提高了8倍以上,己达到了医院实际使用的要求.     

McCreary和Fickian湍扩散形式差异的分析

用矩阵方法,求解McCreary和Fickian铅垂向湍扩散形式下,无界海洋条件时在风应力和深层浮力作用下的线性解。得出不同的湍扩散系数A情况下McCreary与Fickian湍扩散形式的流场结构。指出随湍扩散系数的增加,McCreary和Fickian湍扩散形式下u分量结构及其量值差异增大。在Fickian湍扩散形式下,能量穿越密度跃层的传递能力较强。当A=0.1cm~2s~(-3)时,在风应力和深层浮力作用下两种湍扩散形式造成流场的差异很小。提出在小湍扩散系数下,用McCreary湍扩散形式研究热带海洋环流,其结果和Fickian形式应相当一致。     

大型工业CT在机车关键部件无损检测中的应用

摇枕、侧架作为列车转向架的重要组成部分,对列车行驶安全起到至关重要的作用,各生产厂家亟须具有高穿透力的检测设备对其进行大批量的检测.本文介绍了应用于铁路机车关键部件无损检测的大型工业CT系统,论述了系统设计和扫描工作流程,并通过实例展示大型工业CT在摇枕、侧架等无损检测的应用情况.实际应用说明大型工业CT系统可对摇枕、侧架等关键部件的内部结构及内部的气孔、砂眼、夹杂物、缩孔、疏松、冷隔、裂纹等铸造缺陷进行快速有效检测,能够很好地满足该行业的需求.     

黄土液化微细观特性试验研究

黄土液化演化过程的微观机理分析是液化防御的科学问题之一。通过微细观及动力学试验探索黄土液化的本质和影响因素。首先用CT细观扫描实验探索黄土渗透液化的细观变化,研究表明土体液面上升的根本原因是弱碱性盐类胶结物的吸水作用导致土样含水面整体上升;试样达到高饱和度,大孔隙周围颗粒间胶结物质破坏后有效应力为零,土层液化。粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致高饱和度。土样微观结构的差异也会影响土的液面上升和破坏强度。针对低黏性粉土、粉质砂土及粉质黏土的三类黄土液化实验分析表明,低黏性粉土动荷加载时间更短,更易于液化,即低粘性粉土液化最为严重,粉质砂土为中等液化,粉质黏土相比其他黄土类别不易液化。电镜扫描土样微观结构参数分析表明,土颗粒周围胶结物质的化学元素比值(Ca/Fe),以及土颗粒粒径分布和孔隙尺寸(孔隙与颗粒比)均影响液化等级,可初步判断液化的强弱。     

水库流域体积降水量预报方法研究

根据广东飞来峡水库流域汇流特征,将全流域划分为5个支流,并采用求积仪分别计算各支流面积;然后用加权平均法计算各支流的面雨量,并将各支流面雨量对相应的支流面积进行积分,计算各支流体积降雨量;利用洪水过程飞来峡水库入库流量、出库流量和水库流域蒸发量对体积降水量预报结果进行验证,求出误差订正系数.结果表明:利用加权平均法计算的水库流域体积降水量,经过误差订正后,预报准确率可控制在90%左右,基本满足预报业务服务要求.     

非结构网格生成法在二维潮流数学模型中的应用

文章基于Delaunay三角化的思想实现了非结构化数值网格生成技术,并LOP(Local Optimization Procedure)算法对网格进行了优化。用有限体积法在非结构三角形网格上对平面二维潮流方程进行了数值求解。实例应用分析表明,文中的数值网格生成技术和有限体积方法相结合用于求解具有复杂几何边界区域内的潮流问题能取得很好的结果。     

A Time-Domain Coupled Model for Nonlinear Wave Forces on A Fixed Box-Shaped Ship in A Harbor

A 2-D time-domain numerical coupled model is developed to obtain an efficient method for nonlinear wave forces on a fixed box-shaped ship in a harbor.The domain is divided into an inner domain and an outer domain.The inner domain is the area beneath the ship and the flow is described by the simplified Euler equations.The other area is the outer domain and the flow is defined by the higher-order Boussinesq equations in order to consider the nonlinearity of the wave motions.Along the interface boundaries between the inner domain and the outer domain,the volume flux is assumed to be continuous and the wave pressures are equal.Relevant physical experiment is conducted to validate the present model.It is shown that the numerical results agree with the experimental data.Compared with the coupled model with the flow in the inner domain governed by the Laplace equation,the present coupled model is more efficient and its solution procedure is more simple,which is particularly useful for the study on the effect of the nonlinear wave forces on a fixed box-shaped ship in a large harbor.     

基于增强CT纹理分析联合机器学习鉴别腮腺腺淋巴瘤与混合瘤

目的：探究基于增强CT纹理分析技术联合机器学习在腮腺腺淋巴瘤与混合瘤鉴别中的应用。方法：回顾性分析40例于本院手术并有完整病理资料的腮腺腺淋巴瘤与混合瘤患者,其中腺淋巴瘤组21例,混合瘤组19例。运用Mazda软件在增强CT静脉期图像上手动勾画病灶最大层面ROI区;应用Fisher系数、POE+ACC、MI及三者联合应用（FPM）的方法,筛选出最佳纹理参数,通过ROC曲线评估其诊断效能;最后采用RDA、PCA和LDA、NDA四种机器学习算法进行分类分析,并分析不同算法的诊断效能。结果：纹理特征参数中腺淋巴瘤组的WavEnHH＿s-4、GrVariance、45dgr＿Fraction低于混合瘤组,WavEnLL＿s-4、GrSkewness高于混合瘤组,且均在组间有统计学意义。ROC曲线显示WavEnLL＿s-4的敏感性与特异性较为平衡,AUC值、敏感性、特异性分别为0.797、84.2%、76.2%,具有良好诊断效能;RDA、PCA、LDA、NDA算法的误判率范围分别为30.0%～37.5%、30.0%～37.5%、7.5%～37.5%、5.0%～12.5%,其中误判率最低的是FPM...     

珊瑚颗粒孔隙结构及渗流特性分析

珊瑚砂的孔隙结构对珊瑚砂的力学性质和渗透特性影响显著,采用高分辨率计算机断层扫描仪（computed tomography,简称CT）对珊瑚砂颗粒进行了扫描,建立了珊瑚砂颗粒的三维孔隙结构模型,并对孔隙的直径、体积、紧密度、球度进行了定量分析,采用数值模拟方法探究了松散堆积珊瑚砂及单颗粒珊瑚砂内孔隙结构的渗透特性。试验结果表明：孔隙数量随着孔隙直径的增加显著减少,且微孔数量较多,大孔数量较少;孔隙的直径与紧密度之间为幂函数关系,与球度之间则表现为线性关系。渗流分析结果显示,松散堆积珊瑚砂的渗透能力显示出各向异性,Z方向的绝对渗透率小于X、Y方向。珊瑚砂颗粒内的孔隙渗流速度较慢,不同颗粒之间渗流能力差距较大,部分颗粒不能发生渗流,且颗粒内孔隙的绝对渗透率仅占总绝对渗透率的1.26%。     

螺旋CT三维重建在骨盆骨折中的应用

目的：探讨用螺旋CT三维重建评价骨盆骨折的临床应用价值。方法：收集骨盆骨折17例，采用螺旋CT三维重建检查。结果：17例检查均取得清晰立体图像，且可消除某一骨性结构，单独观察骨盆某一组成骨的骨折情况。结论：螺旋CT三维重建在骨盆骨折的诊断、手术方案的设计及教学等有较高价值。