锥束CT直接三维成像算法研究

论文题目: 锥束CT直接三维成像算法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 计算机应用技术

作者: 霍修坤

导师: 韦穗

关键词: 中间函数,直接三维,滤波反投影,变换,傅立叶空间

文献来源: 安徽大学

发表年度: 2005

论文摘要: CT(Computed Tomography X射线计算机断层摄影术)自1972年问世以来得到了越来越广泛的应用。CT的广泛应用反过来又推动了对它的研究,使它得到进一步的发展,在30年的发展过程中,它基本上经历了6次大的变革。CT的这些发展变化主要体现在两个方面,一是提高扫描速度,二是改善图像的质量。 CT的断层图像是由计算机对物体的投影数据进行计算而获得的,因此CT的成像过程可以分为两大步,一是用X光系统进行投影数据的测量,获得充分的投影数据;二是用计算机对投影数据进行计算来获得断层图像。X光的投影测量结构可以分为三种,分别为平行束投影、扇束投影和锥束投影。平行束投影在工程上是不能直接实现的。和扇束投影相比,锥束投影一次性获得的信息量更大,因此锥束投影结构有利于提高扫描速度和图像质量。但是锥束投影数据和断层图像之间的关系很复杂,这会使计算的复杂度大大增加。近十年来,出现了很多针对锥束CT的研究,但基本上都不是很成熟,到目前为止还没有出现真正意义上的商业化锥束CT。针对锥束CT目前存在的主要问题,本文的主要研究内容有四点: (一)结合锥束扫描的特点提出了一种中间函数重建算法。中间函数重建算法是一种基于傅立叶空间的精确解析算法,同时它也是一种反投影算法。它的基本算法思想是先对探测器采集到的数据进行傅立叶变换,得到一个中间函数;接下来是对中间函数的形式进行变换,找到它和图像函数傅立叶变换之间的关系,因此可以通过对这个变形的中间函数进行反投影而重建出图像。本文也利用实验对算法进行了验证。 (二)研究了锥束扫描时的直接三维重建技术。三维图像在医学领域得到越来越重要的应用,它可以帮助医生准确地进行病灶定位和确定手术方案。传统的CT三维图像是通过对二维断层图像进行后处理而获得的,主要是通过插值计算的方法来获得三维空间点。由于传统CT在z轴方向采集的间隔比较大,因而Z轴的分辨率比较低,再加上慢速扫描带来的z轴运动伪影,这样就使重建出的三维图像质量也比较差。直接三维重建是利用锥束投影时获得的大量数据,直接进行三维空间点的计算,然后再使用三维绘制技术来获得三维图像。由于

论文目录:

第一章绪论

1.1 研究背景

1.1.1 先驱者的研究

1.1.2 Hounsfield的发明

1.2 CT设备的演变过程

1.2.1 第一代移动/旋转式CT

1.2.2 第二代移动/旋转式CT

1.2.3 第三代旋转式CT

1.2.4 第四代环形探测器CT

1.2.5 螺旋CT

1.2.6 多层螺旋CT和锥束CT

1.3 CT技术发展现状及本文的主要研究内容

1.3.1 CT技术发展现状

1.3.2 本文的主要研究内容

第二章 CT成像的数学基础

2.1 CT成像的数学过程

2.1.1 解析重建过程

2.1.2 迭代型重建过程

2.2 Radon变换和Hilbert变换

2.2.1 二维Radon变换

2.2.2 Hilbert变换

2.2.3 三维Radon变换

2.3 Fourier分析和Fourier切片理论

2.3.1 二维傅立叶变换

2.3.2 傅立叶切片理论

第三章二维滤波反投影重建算法

3.1 平行束滤波反投影重建算法

3.1.1 理论推导

3.1.2 计算机实现方法

3.2 扇束投影重建算法

3.2.1 射线等角度扇束投影重建算法

3.2.2 探测器等距离排列扇束投影重建算法

3.2.3 扇束投影数据重排算法

3.3 螺旋扫描和多层螺旋扫描重建算法

3.3.1 螺旋扫描重建算法

3.3.2 多层螺旋扫描重建算法

第四章锥束CT重建算法

4.1 概述

4.1.1 锥束CT短物体解析重建算法的发展

4.1.2 锥束CT长物体解析重建算法的发展

4.2 锥束圆周扫描重建算法

4.2.1 锥束圆周扫描几何结构

4.2.2 FDK算法

4.2.3 FDK算法的发展

4.3 锥束螺旋扫描重建算法研究

4.3.1 螺旋扫描的几何结构

4.3.2 精确重建算法

4.3.3 PI近似重建算法

4.4 Gangeat结构与算法

第五章中间函数直接三维重建算法

5.1 任意轨道中间函数重建算法

5.2 中间函数重建算法在二维重建中的应用研究

5.2.1 二维重建算法推导

5.2.2 中间函数二维重建算法的实现

5.2.3 中间函数二维重建算法验证

5.3 中间函数法直接三维重建研究

5.3.1 后处理三维重建方法简介

5.3.2 三维中间函数直接三维重建算法推导

5.3.3 算法的优化

5.3.4 算法验证

第六章 CT图像重建条件研究

6.1 滤波反投影算法在扇束投影时重建条件分析

6.2 扇束扫描部分重建条件及其算法

6.2.1 扇束扫描ROI重建条件分析

6.2.2 扇束扫描中间函数法ROI重建条件分析

6.3 锥束圆周扫描VOI重建条件研究

6.3.1 条件分析

6.3.2 实验结果

6.4 直接三维双锥束三轴扫描结构研究

6.4.1 扫描结构

6.4.2 射线源的结构设计

6.4.3 双锥束对FKD算法的改进实验

6.5 运动器官直接三维重建算法研究

6.6 节段重建算法在三维重建中的应用

6.6.1 三维重建中的插值方法

6.6.2 螺旋扫描节段重建算法

6.6.3 应用讨论

第七章总结与展望

参考文献

致谢

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发布时间: 2005-09-20

参考文献

[1].基于小波多分辨率分析的图像重建算法研究[D]. 罗戎蕾.浙江大学2004
[2].发射光谱层析算法研究及其三维流场重建应用[D]. 万雄.南京航空航天大学2005
[3].图像压缩感知重建算法研究[D]. 李志林.北京交通大学2012
[4].基于非笛卡尔采样的磁共振快速重建算法的研究[D]. 郭红宇.东北大学2011
[5].多源锥形束CT快速精确重建算法研究[D]. 吕杨.上海交通大学2011
[6].三维结构特征CT重建算法研究[D]. 赵英亮.中北大学2010
[7].光声成像技术的重建算法与实验研究[D]. 宋智源.天津大学2009
[8].光子计数能谱CT重建算法与系统优化研究[D]. 吴笃蕃.清华大学2016
[9].双能CT不完备数据重建算法研究[D]. 刘圆圆.清华大学2011
[10].锥束扇束CT优质重建算法研究[D]. 马建华.南方医科大学2008

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