数字化X光成像不均匀性校正方法研究

论文题目: 数字化X光成像不均匀性校正方法研究

论文类型: 博士论文

论文专业: 光学工程

作者: 张利平

导师: 黄廉卿

关键词: 数字化光成像,成像板,光纤排,紫外荧光,激光扫描读取机构,线性校正,非线性校正,多点定标分段线性校正

文献来源: 中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

发表年度: 2005

论文摘要: 数字化X光影像(CR)不同于一般的视频图像,有其自已的固有特点。不仅有用信号小(荧光信号):而且噪声干扰大(固有噪声、泊松噪声);特别是由于“双光纤排”的不均匀性而引起CR图像的不均匀,严重影响CR图像的质量,不利于医生的临床诊断。而光纤排又是目前研制的数字化X光影像仪(CR)中的核心部件,其性能好坏直接关系到数字化CR系统成败的大问题,因此,如何对由于光纤排通光的不均匀性而引起的CR图像的不均匀进行合理的校正与补偿,是提高数字化放射医学成像质量的关键,也是当今医学影像数字化CR领域着重要解决的难题。为此,论文从研究校正算法和扫描硬件结构设计二个方面对数字化CR成像不均匀性进行了研究与改进。从校正算法上:主要研究了国内外通常采用的线性和非线性校正算法。线性校正算法:如果光纤排的通光系数在任何情况下近似为常数,即为线性的,则可以采用线性校正与补偿。但是,通过分析与实验证明,由于光纤排通光系数是非线性的且无规律的,因此用线性校正算法时,带来了较大的偏差; 非线性校正算法:非线性校正法要求事先要知道它的非线性响应曲线函数模型,然后再根据该曲线模型来进行非线性校正拟合。但由于光纤排的响应曲线往往是不规则曲线,很难选择合适的曲线模型。如果模型选择不当,会造成过拟合,对校正结果会产生较大的偏差。因此,常规校正算法不适合数字化X光影像不均匀性的校正。基于常规校正方法的不足,本文提出了一种“基于多点定标分段线性校正算法”,来补偿和校正数字化X光影像的不均匀性。多点定标分段线性校正算法的原理是:首先将光纤排的响应曲线分成若干段,每段用两点定标线性算法校正,利用分段线性函数来逼近非线性响应。因为光纤排对X光图像的响应为非线性响应,因此对多个定标点的选择应非常接近,使得分段后的区间内可近似为线性响应,然后分别对每段区间内的灰度值应用线性校正算法来校正。实验结果证明,基于多点定标分段线性校正算法具有很好的校正效果。校正前CR图像的不均匀度为13%,校正后CR图像的不均匀度为2.6%,达到了不均匀度小于5%的总体指标要求,经校正后的数字CR图像质量也达到了医生

论文目录:

摘要

ABSTRACT

图表索引

1 绪论

1．1 引言

1．2 数字化X光成像不均匀性分析

1．3 数字化X光成像不均匀性补偿及校正方法概述

1．3．1 CR图像不均匀性的常规校正方法分析

1．3．2 基于多点定标分段线性校正算法的提出

1．3．3 基于新式扫描机构设计的必要性

1．4 论文研究内容

2 数字化X光影像仪(CR)的组成及其工作原理

2．1 数字化X光影像仪(CR)系统的组成

2．2 数字化X光影像仪(CR)基本工作原理

2．3 数字化X光影像仪(CR)主要特点

2．4 国内外数字化X光影像仪(CR)主要产品介绍

2．4．1 国外CR产品简介

2．4．2 国内CR产品简介

2．4．3 光机所研制的数字化X光影像仪(CR)

2．4．4 验收结论

2．5 本章小结

3 数字化X光成像不均匀的原因及光纤排性能测试

3．1 问题的提出

3．2 数字化X光成像不均匀的原因

3．3 光纤排性能试验

3．3．1 双光排结构

3．3．2 光纤排断丝率测试

3．3．3 光纤排通光性能测试

3．3．4 光纤排均匀性测试

3．4 结论

3．5 本章小结

4 数字化X光影像不均匀性的常规校正方法

4．1 常规校正方法理论

4．2 线性校正法原理

4．2．1 一点校正法

4．2．2 两点校正法

4．3 非线性校正法

4．3．1 非线性校正原理

4．3．2 数字X光影像不均匀性的非线性校正方法

4．4 本章小结

5 基于多点定标分段线性校正算法

5．1 基于多点定标分段校正算法的校正原理

5．1．1 逼近

5．1．2 插值

5．1．3 线性插值

5．2 基于多点定标分段校正算法

5．3 多点定标分段校正算法中分段定标点的选择

5．3．1 获取基准图像来确定分段定标点

5．3．2 计算分段定标点灰度值

5．3．3 分段定标点数值查找表

5．4 基于多点定标分段校正算法的校正过程

5．4．1 制作查找表

5．4．2 利用查找表参数进行不均匀性校正

5．4．3 多点定标分段校正算法的软件框图

5．5 校正结果分析

5．5．1 校正前后图像视觉效果对比

5．5．2 校正前后图像不均匀度

5．5．3 校正前后直方图灰阶轮廓比较

5．5．4 常规校正方法与基于多点定标分段线性校正方法对数字X光医学图像校正结果比较

5．6 本章小节

6 数字化X光影像仪扫描读取机构改进设计

6．1 基于新式扫描机构的提出

6．2 新型“行扫描荧光读取头”的结构设计

6．2．1 激光光源、激光射束成形光学系统、强度控制器

6．2．2 光学聚光器件

6．2．3 滤光片

6．2．4 光电探测器和采集板

6．2．5 新型行扫描读取头的传动方式

6．3 新型点扫描读取头

6．3．1 新型点扫描读取头结构

6．3．2 点扫描读取头工作原理

6．3．3 设计的点扫描读取样机结构

6．4 本章小结

7 总结与展望

7．1 总结

7．1．1 论文主要研究内容

7．1．2 研究成果与结论

7．1．3 主要创新点

7．2 展望

致谢

参考文献

博士期间发表的论文

作者简历

发布时间: 2006-03-14

参考文献

[1].时域有限差分法中的不均匀性问题研究[D]. 王林年.西安电子科技大学2008

数字化X光成像不均匀性校正方法研究

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