锥束CT几何参数校正方法研究

摘要

计算机层析成像技术（Computed Tomography，CT）经过几十年的发展，其扫描成像方式已经从二维断层扫描成像发展为三维锥束扫描成像。三维锥束CT因扫描速度快、分辨率高、成像图像质量好，具有广泛应用价值，是CT技术发展方向之一。同时，由于三维锥束CT对系统中射线源、被测物体及探测器等几何参数和安装精度有极其严格的要求，极大地提高了系统制造、安装、调试的难度。本文针对锥束CT系统的几何参数测量和校正问题展开研究，解决系统参数自动测量和校正的难题。
　　本研究主要内容包括：⑴理论分析了锥束CT系统常用的FDK图像重建算法对系统的几何参数的要求和实际系统中可能存在的误差。然后，分析了理想几何结构的锥束CT系统与存在几何误差的锥束CT系统的区别，并通过进行仿真实验分析不同几何参数对重建图像的影响。最后，分析了不同系统锥角、不同放大倍数条件下，不同几何参数对重建图像的影响程度。⑵提出了一种基于线框模型的几何参数标定的校正方法。利用几何结构已知的校正模型，理论分析和推导了校正模型特征参数与投影数据之间的几何关系，得到求解系统几何参数的方程，在进行图像重建之前便获得系统的几何参数；通过仿真实验和实际实验验证了线框模型求解几何参数方法的正确性；同时，与利用点状模型求解几何参数的方法进行对比，线框模型不仅求解的几何参数精度高，且抗噪性能更好。⑶在获得系统几何参数的基础上，采用修正几何参数误差的FDK重建算法对投影数据重建，从而达到减少甚至消除图像几何伪影，提高重建图像质量的目的。仿真数据和实际数据测试表明，本文方法是有效的，且与点状模型校正结果相比，利用线框模型进行几何参数校正的效果更好。

目录

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英文摘要

目录

1 绪 论

1.1研究背景与问题提出

1.2 研究现状

1.3目的和意义

1.4研究内容与章节安排

2 锥束CT图像重建方法

2.1 CT成像原理与重建方法

2.2 傅里叶中心切片定理

2.3 Radon变换

2.4 锥束FDK重建算法

2.5 本章小结

3 锥束CT系统几何参数分析

3.1 锥束CT系统的几何参数

3.2 几何参数误差对重建图像的影响

3.3 φ和θ 较小时对重建结果影响微小的论证

3.4 仿真实验及结果

3.5 本章小结

4 锥束CT系统几何参数校正

4.1 典型的校正方法

4.2 基于线框模型的校正方法

4.3 实验与对比

4.4 几何参数校正与重建

4.5 本章小结

5 总结与展望

5.1 论文总结

5.2 课题展望

致谢

参考文献

附录

A．作者在攻读硕士学位论文前发表的论文目录

B．作者在攻读硕士学位期间受理专利目录