检索结果-内蒙古大学图书馆

物理学报 2014年第5期63卷 1-12页

作者：杨富强张定华黄魁东王鹍徐哲西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

本文主要针对计算机断层成像(computed tomography,CT)不完全投影数据重建中探测器全覆盖稀疏角度重建和探测器部分覆盖截断数据重建问题,综述了其在研究方法上国内外的进展.在探测器对被检测物体可以完全覆盖的情况下,针对稀疏均匀采... 详细信息

本文主要针对计算机断层成像(computed tomography,CT)不完全投影数据重建中探测器全覆盖稀疏角度重建和探测器部分覆盖截断数据重建问题,综述了其在研究方法上国内外的进展.在探测器对被检测物体可以完全覆盖的情况下,针对稀疏均匀采样和视角受限采样,探讨了离散模型迭代重建算法和压缩感知采样重建算法.在探测器对被检测物体不能完全覆盖的情况下,探讨了锥束螺旋BPF重建算法、加型迭代重建算法和锥束FDK改进算法.论文可以为CT重建领域的研究工作者提供全面的方法梳理和总结,并指出了当前研究的重点和未来研究的方向.

关键词：不完全投影数据压缩感知有限角度截断数据

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不完全投影数据图像重建的ART算法研究

引用

计算机工程与应用 2007年第10期43卷 8-10页

作者：张顺利张定华熬波黄魁东西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室西安710072

ART算法是一种经典的图像重建方法,适合于不完全投影数据重建。为了提高重建速度,通常对权因子进行简化,其结果是在重建图像中普遍存在椒盐噪声。提出了一种改善重建质量的方法,在每次迭代后对重建图像进行有选择的平滑,将平滑结果作为... 详细信息

ART算法是一种经典的图像重建方法,适合于不完全投影数据重建。为了提高重建速度,通常对权因子进行简化,其结果是在重建图像中普遍存在椒盐噪声。提出了一种改善重建质量的方法,在每次迭代后对重建图像进行有选择的平滑,将平滑结果作为下一次迭代的初值,其特点是将图像处理和图像重建相结合。仿真实验表明该方法非常有效,不但提高了重建质量,而且克服了利用Box模板进行平滑所造成的图像模糊现象。

关键词： ART算法图像重建不完全投影数据重建质量

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CT不完全投影数据重建算法研究

CT不完全投影数据重建算法研究

引用

作者：王浩大连理工大学

学位级别：硕士

计算机断层成像(CT)术是通过对物体进行不同角度下的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术,它已被广泛应用于医学诊断、工业无损检测等领域。但是在实际应用中,由于客观条件的限制,常常不可能获得完整的投影数据。因此,研究不完... 详细信息

计算机断层成像(CT)术是通过对物体进行不同角度下的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术,它已被广泛应用于医学诊断、工业无损检测等领域。但是在实际应用中,由于客观条件的限制,常常不可能获得完整的投影数据。因此,研究不完全投影情况下的CT图像重建算法,具有十分重要的实用价值。本文主要对不完全投影数据重建问题中的局部重建问题以及有限角度重建问题进行了研究。 CT局部重建,也可以称为感兴趣区域重建。本文介绍了一种基于小波的局部重建算法,该算法只利用感兴趣区域的投影数据信息,通过级比生成的方法预测出其相邻部分的投影数据信息,然后利用基于小波的重建算法重建图像。实验结果表明,该算法在减少曝光区域的同时获得了比较理想的重建结果。实际CT扫描过程中,为了加快扫描速度,同时减少X射线对人体的伤害,只在有限角度下采集少量的投影数据进行不完全数据重建就有非常重要的意义。本文介绍了两种不同思路的有限角度重建算法。首先,提出了一种基于改进正则化方法的有限角度CT图像重建算法。该算法基于同伦映射的思想,改进了Tikhonov正则化方法。对于算法中的正则化参数,引入了一种下降速率可调的连续参数修正方法,有效地避免了由于试探正则化参数而带来的不便,从而提高了求解效率。实验结果表明,该方法可以快速地确定在该种条件下最优的正则化参数,进而得到较好的重建结果。接着,提出了一种基于二步迭代法的有限角度CT重建算法。该算法利用ART算法计算出初值后,将其代入二步迭代法中进行迭代计算,取得了不错的重建结果。

关键词：不完全投影数据局部重建有限角度CT 正则化二步迭代法

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基于不完全投影数据CT图像重建中的TV算法研究

基于不完全投影数据CT图像重建中的TV算法研究

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全国射线数字成像与CT新技术研讨会

作者：冯禹北京航空航天大学

针对不完全投影数据CT图像重建的问题,本文介绍了一种新的迭代算法——TV算法。该算法以最小化图像全变分为准则,通过数据迭代,正约束和梯度速降来实现。最后在各种不完全投影数据的情况下,用模拟的数据对TV算法进行图像重建的实验,并... 详细信息

针对不完全投影数据CT图像重建的问题,本文介绍了一种新的迭代算法——TV算法。该算法以最小化图像全变分为准则,通过数据迭代,正约束和梯度速降来实现。最后在各种不完全投影数据的情况下,用模拟的数据对TV算法进行图像重建的实验,并对TV算法和ART算法进行了比较。由实验结果可以看出TV算法较ART算法能明显提高重建图像的质量,TV算法在不完全投影数据情况下图像重建的效果良好。

关键词：计算机断层扫描不完全投影数据图像全变分图像重建

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基于迭代算法的不完全投影数据的数字图像处理研究

基于迭代算法的不完全投影数据的数字图像处理研究

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作者：瞿中吴渝谭歆张希邹洋重庆邮电大学

图像重建算法研究是国内外从事计算机视觉技术人员研究主题之一,在许多工程领域中,由于受客观条件的限制,经常会遇到投影不完全数据的图像重建问题。对于这类问题的讨论,不仅在理论上而且在实际应用中都有很重要的意义。这类问题可归结... 详细信息

标准号: 1200320642

图像重建算法研究是国内外从事计算机视觉技术人员研究主题之一,在许多工程领域中,由于受客观条件的限制,经常会遇到投影不完全数据的图像重建问题。对于这类问题的讨论,不仅在理论上而且在实际应用中都有很重要的意义。这类问题可归结为以下几种情况： (1)角度受限问题。这类不完全投影数据是由于在某些角度上无法采集到投影数据,从而导致投影角度覆盖范围缺损。求解这类不完全数据问题的方法主要有：压缩恢复法、ART法以及各种迭代外推法等。但是这类方法对于问题的严重不适定性带来的影响往往缺乏理论的定量分析,因此当缺少数据的角度较大时,重建结果的可靠性是有疑问的。 (2)外部问题。这类不完全投影数据是由于无法采集到穿过被探测区域某一部分的所有投影数据造成的。这种情况多发生在被探测物体内有对探测射线“不透明”物质存在时的情形。由Corniack反演公式可以推出,外部问题的解是唯一确定的。但这也是一个不适定性的问题,必须采用适当的正则化方法,这样反演所得的图像往往在与缺少数据的投影方向相切的边缘处出现模糊现象。 (3)内部问题。这类不完全投影数据是由于射线的覆盖范围不能包含整个被探测的物体产生的。当被探测物体过大时或只想探测内部某一局部感兴趣区域时,就会发生这类不完全投影数据。内部问题也称为局部图像重建问题。在实际应用中,往往还会遇到以上三种类型中的组合情况,这时的重建问题更为复杂。对于不完全投影数据重建问题,基于各种重建判据的优化迭代重建算法是目前比较有效的算法。这类算法的最大优点在于,通过在迭代过程中加入各种己知的先验知识进行外推,从而得到对缺失投影数据的估计,使迭代结果逐步向原图像逼近。为了解决这些问题,我们从以下几个方面来研究该问题： (1)通过相关函数的频谱分析及实验验证,根据不同的扫描工件模型与实际检测需要来选择一种相对最优的图像重建算法。 (2)代数迭代算法中选择迭代因子,构造收敛因子。 (3)模拟各种噪声源,在各种应用场合进行图像重建,并对结果进行对比分析和评估。 (4)利用模糊向量优化对图像进行优化 ①优化图像重建过程中存在着许多随机不确定模糊信息,比如投影数据测量中存在的噪声。 ②向量优化问题的难点是各个目标之间的平衡,而这些目标往往还是相互冲突的目标,追求其中某一目标的优势,往往导致另外一项或者几项目标的下降。而各目标之间的均衡往往就是一个模糊问题。 ③采用模糊多目标优化法较一般折衷解法,简化了求解过程,如减少归一化系数的求解、无需加权系数的确定等方面的工作。 ④本项目结合受损的颅骨序列图像进行三维图像表面重建,不考虑治疗方案,只是从三维图像表面重建的角度来研究问题。取得的成果： (1)发表学术论文6篇,其中国外论文1篇,国内期刊文章2篇(EI核心期刊),国内核心期刊文章3篇。 (2)实现图像重建算法,从理论上论证各种算法的优劣,提高了重建图像的质量。 (3)和第三军医大学合作,将本项目的成果在医学图像中进行推广,提高图像的质量,为医生进行诊断提供更可靠的保障。 (4)依托重庆邮电大学的图形图像研究所,已经建立图像重建研究室,长期从事该方向的研究。 (5)依托本项目,吸引了张希、谭歆、邹洋、李琳皓、薛峙、王练、何利、易芝等青年优秀教师参与。超过了任务书上吸引3名优秀教师参与研究的要求。 (6)依托本项目,吸引了李楠、王正勇、王化晶、肖春雷、刘永强、韩加亮、沈晶晶参与本项目的研究。超过了任务书上培养3名研究生的要求。

关键词：迭代算法不完全投影数据数字图像处理

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不完全PET投影数据的局部重建方法研究

不完全PET投影数据的局部重建方法研究

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作者：邓宏晟南昌大学

学位级别：硕士

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下简称PET)是一种核医学成像技术。它通过检测注射入生物体内放射性示踪剂的浓度分布情况,可定量、无创、动态地展示活体内部各组织器官的生理活动、新陈代谢等信息,被广泛应用于肿... 详细信息

正电子发射断层成像(Positron Emission Tomography,以下简称PET)是一种核医学成像技术。它通过检测注射入生物体内放射性示踪剂的浓度分布情况,可定量、无创、动态地展示活体内部各组织器官的生理活动、新陈代谢等信息,被广泛应用于肿瘤、神经系统、心血管等疾病的早期检测与研究。对于PET成像而言,当感兴趣区域(Region of Interest,以下简称ROI)只是被检测物体的一部分时,则不需要进行整体的图像重建。为提高PET系统的图像重建效率,降低视差错误所导致的响应线(Line of Response,以下简称LOR)偏移以及减缓局部体积效应带来的伪影。本文研究了一种利用PET不完全投影数据实现ROI精准局部重建的算法DEBAF(Derivative Backprojection Filtered)。该算法利用求导及Hilbert变换操作将投影域数据与图像域数据进行了关联。由于这两类操作都属于局部运算,即运算结果只与近邻的数据有关,所以该方案在局部重建中有着明显的优势。在仿真实验部分,本文以Thorax胸腔模型作为假体,将DEBAF局部重建算法与滤波反投影(Filtered Backprojection,以下简称FBP)算法以及利用求最大期望值求最大似然函数(Maximum Likelihood Expectation Maximization,以下简称MLEM)算法两种经典的PET图像重建算法进行比较。仿真结果表明,在无噪声情况下,局部重建算法DEBAF对不完全投影数据的重建图像优于传统的FBP算法。而在符合事件数为2×10～7和4×10～7时,DEBAF算法重建图像相比于传统的FBP算法重建图像其均方根误差(Root Mean Square Error,以下简称RMSE)指数分别下降了49.07%与51.19%。为更真实地模拟临床PET投影数据,本文利用基于蒙特卡洛(Monte Carlo)的核医学仿真软件GATE(Geant4Application Tomographic Emission)进行数据的采集,得到列表数据(List-mode)重排为正弦图(Sinogram),并在该正弦图基础上进行了仿真对比实验,结果表明DEBAF算法仍然存在着优势。同时本文还提出了一种DEBAF-MLEM算法,该算法利用DEBAF的重建结果替代传统的图像‘1’作为初始图像。与传统的MLEM算法相比DEBAF-MLEM算法能在更少的迭代次数下获得更优的重建图像。

关键词：正电子发射断层成像不完全投影数据图像重建感兴趣区域

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由少量投影数据快速重建图像的迭代算法

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光学学报 2009年第5期29卷 1198-1204页

作者：邹晶孙艳勤张朋首都师范大学数学科学学院检测成像实验室北京100048 山东电子职业技术学院山东济南250014

针对由少量角度的投影数据重建CT图像的问题,提出了一种改进的基于图像总变差最小的迭代重建算法。该算法采用共轭梯度法求图像总变差最小,并在迭代过程中采用了多分辨迭代技术。用模拟的投影数据和实际扫描数据进行了重建数值实验。实... 详细信息

针对由少量角度的投影数据重建CT图像的问题,提出了一种改进的基于图像总变差最小的迭代重建算法。该算法采用共轭梯度法求图像总变差最小,并在迭代过程中采用了多分辨迭代技术。用模拟的投影数据和实际扫描数据进行了重建数值实验。实验结果表明该算法不但提高了重建图像质量,也同时显著提高了迭代图像的收敛速度。

关键词：图像处理图像重建迭代算法收敛速度图像总变差不完全投影数据

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一种基于POCS约束的图像代数重建算法

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模式识别与人工智能 2009年第5期22卷 763-768页

作者：胡小舟孔斌成二康胡戎翔中国科学院合肥智能机械研究所仿生视觉实验室合肥230031 中国科学技术大学自动化系合肥230027 安徽省仿生感知与先进机器人技术重点实验室合肥230031

不完全投影数据的代数重建问题一直是CT应用中的热点问题.通过对相互垂直角度投影图像之间的关系分析,文中提出一种改进的代数重建(ART)算法.该算法采用记录射线穿过网格编号和射线与网格相交长度的方法计算投影系数矩阵,并在反投影过... 详细信息

不完全投影数据的代数重建问题一直是CT应用中的热点问题.通过对相互垂直角度投影图像之间的关系分析,文中提出一种改进的代数重建(ART)算法.该算法采用记录射线穿过网格编号和射线与网格相交长度的方法计算投影系数矩阵,并在反投影过程中对不完全投影数据采用凸集投影约束的方法进行重建.实验表明该算法与ART算法相比,图像重建的速度与图像重建的质量都得到较大提高.

关键词：代数重建法(ART) 凸集投影(POCS)约束不完全投影数据投影系数矩阵

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CT投影采样策略对重建质量影响综述

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软件学报 2018年第7期29卷 2133-2151页

作者：杨富强张定华黄魁东高宗照廖金明现代设计与集成制造技术教育部重点实验室(西北工业大学) 陕西西安710072

针对计算机断层成像(computed tomography,简称CT)中投影数据与图像重建关系,综述了CT在投影策略方面对重建质量的影响.对不同采样策略获取的不完全投影数据,应用迭代类算法对投影数据进行重建,研究了均匀采样和非均匀采样情况下不同数... 详细信息

针对计算机断层成像(computed tomography,简称CT)中投影数据与图像重建关系,综述了CT在投影策略方面对重建质量的影响.对不同采样策略获取的不完全投影数据,应用迭代类算法对投影数据进行重建,研究了均匀采样和非均匀采样情况下不同数据结构对重建图像质量的影响.对仿真数据和实际数据重建结果进行分析,同时对不同策略下的投影数据结合其数据分布特点探讨了重建质量优劣的原因.可以为CT重建领域的研究工作者提供全面的采样方法梳理和总结,为当前不完全投影数据获取方式对应的算法改进提供思路,最后对当前研究重点和未来发展加以展望.

关键词： CT 投影策略不完全投影数据重建图像质量

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基于Mojette变换的CT不完全数据重建算法研究

基于Mojette变换的CT不完全数据重建算法研究

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作者：蒋敏大连理工大学

学位级别：博士

计算机断层成像技术(CT)是通过对物体进行不同角度下的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术,它在非接触、非破坏物体内部结构前提下,能高精度重构三维物体结构信息,因而在医学成像和工业无损检测等领域得到广泛应用。然而,受扫... 详细信息

计算机断层成像技术(CT)是通过对物体进行不同角度下的射线投影测量而获取物体横截面信息的成像技术,它在非接触、非破坏物体内部结构前提下,能高精度重构三维物体结构信息,因而在医学成像和工业无损检测等领域得到广泛应用。然而,受扫描环境和扫描对象等因素的影响,在有些场合中仅能采集到稀疏角度投影数据或者有限角度范围内的投影数据进行CT图像重建,这称为不完全数据重建问题。虽然基于Radon变换的传统CT重建技术取得重要进展,然而在不完全投影数据情况下,基于Radon变换的反投影重建因采样不足而产生的不精确重建问题,仍然是图像重建领域需要解决的难点和关键问题之一。基于上述考虑,本文研究基于Mojette变换的CT不完全投影数据重建算法。Mojette变换从离散几何的角度出发,借助传统投影和反投影模型,将离散图像域、离散投影域、反投影过程与数字CT系统关联在一起,建立离散意义上的理论精确重建模型,从而可改善基于Radon变换的重建算法所带来的不适定问题。基于Mojette变换的不完全角度CT的精确重建方法具有很多优良的性质,但也存在一些难点问题,如基于Mojette变换的CT不完全角度重建过程对噪声敏感问题,稀疏角度情况下的最优投影选择问题,有限角度CT重建模型设计问题等。本论文针对Mojette变换在不完全投影数据CT重建中所面临的若干关键问题,进行了深入研究,并提出相应的解决方案。本文的主要创新成果如下:(1)针对Mojette重建过程对噪声敏感问题,提出了以最小累积噪声为原则的稀疏角度Mojette重建算法。该算法遍历所有投影方向,按照投影能重建像素数目的大小为投影建立优先级序列表,并在每次迭代中挑选出能获取最多像素数目的最优投影来重建原始图像,最小化图像重建的迭代次数。由于图像重建的迭代次数越少,噪声累积次数越少,因此使得图像中间区域累积噪声也变小。实验结果表明,算法在较少数目的稀疏投影条件下,能有效地抑制噪声积累问题,且重建效果优于传统的基于边角的Mojette反投影算法。(2)为了改善基于最小累积噪声的稀疏角度Mojette重建算法中每次迭代遍历所有投影而导致的重建效率较低的问题,需要快捷地找到最少迭代路径对应的最优投影,因此本文利用Mojette投影方向和采样数目与图像尺寸间的关系,提出更加高效的两个投影选择准则,以克服基于最小累积噪声的Mojette重建遍历搜索方法的不足。第一个准则是挑选水平分量与垂直分量的数值和最大的投影方向,这些方向下的投影能容易快捷地求解待重建像素,使得算法在最少迭代次数内完成图像重建,从而减少累积噪声;第二个准则是寻找在最少迭代次数内完成图像重建的最少投影数目。此外,本文研究发现满足上述选择准则的投影集有许多。由于这些投影集获得的重建图像具有最小累积噪声水平但不同分布的噪声,因此可以利用噪声抵消算法从这些投影集中恢复最终的CT图像,改善CT图像中累积噪声所造成的降质问题。(3)在有限角度范围内采样投影数据,由于采集到的投影信息相对匮乏,其算法实现难度大于稀疏角度CT重建。因此,本文依据Mojette投影变换的空域与频域性质,提出了基于Mojette频域最小冗余覆盖的有限角度CT重建算法。频域最小冗余覆盖相当于空域投影采样最少,即重建图像所需的投影数目少、效率高。进一步,本文发现Mojette投影数据在其频域上的等效关系,从而将投影压缩在有限角度范围内,实现有限角度CT图像重建。实验结果表明,该算法利用较小角度范围内的投影数据,就可以实现图像的高质量重建。

关键词： CT图像重建不完全投影数据 Mojette变换噪声累积最优投影集

来源：评论

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