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适于平板探测器旋臂微型CT系统的软件设计

论文摘要

在分子影像领域中,微型CT技术作为一种新型的CT成像技术,具有高空间分辨率、无损伤以及可在体检测等优点,在对小动物等小体积样本成像上有着独特的优势,应用前景广阔,而基于平板探测器的旋臂微型CT系统较传统的微型CT相比具有成像面积大,不受样品形态制约等优势。本文的研究内容是为实验室自主研发的基于平板探测器的旋臂微型CT系统开发配套的系统软件,实现对小动物等小体积样本的快速X射线断层扫描和重构。本文首先根据系统的硬件结构特性和后期数据处理的要求,提出了软件需求,根据软件需求,设计了系统软件结构,编写代码并实现了系统所需功能。软件采用面向对象的方式设计和实现,以Visual C++ 6.0为开发平台。整个软件由四个模块组成:预处理模块,数据采集模块,CT重建模块和图像处理模块。预处理模块实现了对探测器的连接,校准等工作。数据采集模块实现了对整个微型CT系统的步进电机,光源开关和平板探测器的联合控制;其中对步进电机的控制采用基于VC的串口通讯编程实现,光源部分采用并口通讯方式实现控制,探测器部分通过对探测器提供的库函数进行二次开发,实现了对X射线投影数据的360范围下的采集,并完成了两种基于多线程的采集模式。CT重建模块采用现在锥形光束的主流算法——FDK算法,该算法可以解决中小锥角效应对重建结果的影响;图像处理模块实现了对重建的断层图片进行基本的图像处理,通过调整图片的大小和对比度可方便查看感兴趣区域和更多细节部分信息。该软件具有良好的人机交互界面,操作简单方便。将该软件用于实验中,实现了110帧/s可调速度的自动采集,对采集的图片进行断层重建和图像后处理,结果表明该软件达到了预期的设计要求。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 1 绪论
  • 1.1 引言
  • 1.2 微型CT 技术
  • 1.3 软件开发工具
  • 1.4 本文主要内容
  • 2 软件需求分析与设计
  • 2.1 硬件系统结构
  • 2.2 软件需求
  • 2.3 软件设计
  • 2.4 小结
  • 3 软件系统实现
  • 3.1 平板探测器控制二次开发
  • 3.2 基于VC 的串口通讯
  • 3.3 断层重建算法
  • 3.4 FFT 实现卷积运算
  • 3.5 MFC 中的多线程
  • 3.6 图像处理算法
  • 3.7 基于MFC 的界面设计
  • 3.8 小结
  • 4 结果分析
  • 4.1 算法误差分析
  • 4.2 切片环状伪影分析
  • 4.3 软件运行
  • 4.4 实验结果
  • 4.5 小结
  • 5 总结与展望
  • 5.1 总结
  • 5.2 展望
  • 致谢
  • 参考文献
  • 附录1 攻读硕士学位期间公开发表文章及申请软件著作权
  • 附录2 软件使用说明书
  • 相关论文文献

    本文来源: https://www.lw50.cn/article/94d8650aa1605cc2ba15b070.html