γ射线针孔照相系统的图像复原研究

论文摘要

γ射线针孔照相系统是用于诊断γ射线源或X射线源图像的重要手段,它主要由厚针孔、闪烁体、微通道板像增强器和CCD相机等器件组成。由于受到各器件空间分辨能力的限制和噪声的影响,系统获得的图像的质量产生了退化,难以如实地反映源区射线强度的空间分布。因此,图像复原技术的研究是提高系统图像诊断水平的重要课题。本文通过分析γ射线针孔照相系统各组成器件的点扩散函数和噪声特性,建立了系统的图像退化模型,根据系统的探测量子效率分析了图像退化的主要影响因素,在此基础上提出了相应的图像去噪和图像复原方法,并通过对钴源和杆箍缩二极管的针孔照相实验结果的复原处理,验证了图像复原的效果。论文主要成果如下:1.采用理论计算或实验测量的方法得到厚针孔、闪烁体、像增强器和CCD相机的点扩散函数,计算得到其调制传递函数,以此来评价针孔照相系统的空间分辨性能。?2.根据探测量子效率的级联理论和γ射线针孔照相系统的量子传递过程,计算了系统的探测量子效率。计算结果表明,厚针孔的透过效率和调制传递函数是引起系统图像退化的主要因素。3.通过对γ射线针孔照相系统噪声特性的分析,将图像噪声分解为伽马噪声和高斯噪声,在此基础上提出的自适应中值替换法和自适应小波滤波法取得了良好的图像去噪效果。4.基于Pixon图像模型的多分辨率特性和Richardson-Lucy迭代法原理,提出了一种空间移不变系统的图像复原方法,用于闪烁体、像增强器和CCD相机的图像复原。模拟结果表明,该方法具有很好的收敛性和复原效果。5.针对厚针孔成像过程的空间移变性,采用Richardson迭代法进行图像复原处理,取得了满意的复原效果,并提出迭代次数的确定方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 引言
• 1.1 射线针孔照相技术的发展历史
• 1.2 图像复原技术的研究现状
• 1.3 针孔照相系统的图像复原现状
• 1.4 课题的目的和研究内容
• 1.5 小结
• 第2章 针孔照相系统介绍
• 2.1 厚针孔
• 2.1.1 厚针孔的成像原理
• 2.1.2 厚针孔的结构
• 2.1.3 厚针孔的性能
• 2.2 闪烁体
• 2.2.1 LSO 晶体的性能
• 2.2.2 LSO 晶体的荧光弥散效应
• 2.3 MCP 像增强器
• 2.3.1 MCP 像增强器的原理
• 2.3.2 MCP 像增强器的结构
• 2.3.3 MCP 像增强器的性能
• 2.4 CCD 相机
• 2.4.1 CCD 相机的原理
• 2.4.2 CCD 相机的性能
• 2.5 小结
• 第3章 针孔照相系统的点扩散函数
• 3.1 点扩散函数与调制传递函数
• 3.2 厚针孔的点扩散函数
• 3.2.1 点扩散函数的解析计算方法
• 3.2.2 点扩散函数的计算结果
• 3.2.3 点扩散函数的分析
• 3.3 LSO 闪烁体的点扩散函数
• 3.3.1 点扩散函数的蒙特卡罗计算
• 3.3.2 点扩散函数的实验测量
• 3.3.3 点扩散函数的分析
• 3.3.4 镜头耦合对点扩散函数的影响
• 3.4 MCP 像增强器的点扩散函数
• 3.4.1 狭缝法的测量原理
• 3.4.2 MCP 像增强器的静态点扩散函数
• 3.4.3 MCP 像增强器的动态点扩散函数
• 3.5 CCD 相机的点扩散函数
• 3.6 小结
• 第4章 针孔照相系统的探测量子效率
• 4.1 探测量子效率的级联理论
• 4.1.1 探测量子效率
• 4.1.2 线性系统理论
• 4.2 针孔照相系统的探测量子效率及成像性能分析
• 4.2.1 针孔照相系统的量子传递过程
• 4.2.2 针孔照相系统的探测量子效率
• 4.2.3 针孔照相系统的成像性能分析
• 4.3 小结
• 第5章 图像去噪和图像复原方法
• 5.1 图像去噪方法
• 5.1.1 针孔照相系统的噪声特性
• 5.1.2 自适应中值替换法
• 5.1.3 自适应小波滤波法
• 5.2 图像复原方法
• 5.2.1 空间移不变图像复原方法
• 5.2.2 空间移变图像复原方法
• 5.3 小结
• 第6章 针孔照相实验及图像复原处理
• 6.1 钴源针孔照相实验及数据处理
• 6.1.1 钴源针孔照相实验
• 6.1.2 实验数据处理
• 6.1.3 复原结果分析
• 6.2 杆箍缩二极管的 X 射线焦斑测量实验及数据处理
• 6.2.1 X 射线焦斑测量实验
• 6.2.2 实验数据处理及结果分析
• 6.3 小结
• 第7章 结论与展望
• 7.1 结论
• 7.2 论文的创新之处
• 7.3 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附录A MCP 像增强器点扩散函数测量装置实物图
• 个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果