基于面阵探测器的锥束XCT重建算法研究

摘要

计算机断层成像是指通过对物体多角度下的X射线扫描获得采集数据并把这些数据转变成截面的图像的成像技术，其中锥束CT具有扫描速度快、图像分辨率较高、辐射利用率高等优点，成为CT的研究热点和发展方向。本文针对面阵探测器下采集到的投影数据特点，首先讨论了X射线成像的原理，然后阐述了二维等距扇束CT和三维锥束CT的重建原理与算法，最后研究了CT重建滤波器的设计和去除工业CT中环形伪影的方法。论文研究内容主要分为三部分：
　　1．讨论了Radon变换，详细阐释了二维和三维Radon变换在图像重建中的具体形式；同时对中心切片定理，做了初步的解释；以Radon变换和投影定理为基础，分析了滤波反投影结构算法和等距扇束CT的重建算法。
　　2．研究了CT重建滤波器的设计，通过分析CT滤波器的定义，推导出一种新的滤波器的定义形式；通过与常用的R-L滤波器、S-L滤波器、余弦窗滤波器和RL-SL混合滤波器对比、验证，得出新的滤波器的重建效果最接近原图像.
　　3.研究推导了圆轨迹锥束CT重建的FDK算法，分析了算法的误差；利用常见的改进加权因子的方法，把由于锥角大小限制而对重建结果产生的影响减到最小；为了去除工业CT中由于探测器像元的缺陷引起的环形伪影，分析了环形伪影的特征，并提出了极坐标法和正弦图修正法，很好的去除了重建图像的伪影。

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第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 研究现状

1.3 面阵探测器简介

1.4 本论文主要研究思路和内容安排

第二章 二维CT图像重建理论

2.1 X射线成像原理

2.2 Radon变换

2.3 投影定理

2.4 滤波反投影重建算法

2.5 扇束重建算法介绍

2.6 本章小结

第三章 滤波器的设计及实现

3.1 理想滤波器的选取原则

3.2 滤波器的设计

3.3 常用的滤波器

3.4 仿真结果分析

3.5 本章总结

第四章 圆轨迹锥束CT重建算法研究

4.1 FDK算法介绍

4.2 FDK算法误差

4.3 圆轨迹FDK算法的改进

4.4 锥束CT环形伪影

4.5 实验结果分析

4.6 本章总结

第五章 总结与展望

5.1 工作总结

5.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表论文

致谢