基于平板成像器件的三维CT重建算法与应用研究

摘要

大面积非晶硅平板探测器(flat panel detector-FPD)在工业透射射线成像领域得到越来越多的应用。基于FPD的圆轨道FDK型三维计算机层析成像技术(ComputedTomography，3D-CT)检测速度快，但成像质量不及2D-CT。为发挥3D-CT速度优势，抑制噪声同时提高图像重建的质量。本文以由平板探测器得到的二维投影数据为研究对象，提出了一种对投影数据分别进行高频和低频两次滤波的投影预处理方法，然后将分别重建的图像叠加最终得到高质量的重建图像。在此基础进一步将图像小波分解理论引入，提出对投影数据进行小波分解，其次分别对高频和低频进行两次滤波的投影预处理，然后经小波重构将分别重建的图像叠加最终得到高质量的重建图像。由算法的仿真实验结果表明，重建图像质量得到明显改善，系统噪声得到抑制。 针对FDK(Feldkamp，Davis and Kress)近似重建算法重建精度不高，如何使锥形束CT图像重建安排锥形束的定点轨迹以满足数据完备性条件，提供足够的信息以完成完整的三维重建的问题，在不提高现有系统复杂程度的前提下，讨论了一种新的垂直双圆周扫描轨道在工业CT中的应用，提出了相应的FDK改进算法，获取物体投影的完备数据，提高重建的精度。

目录

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英文文摘

声明

1绪论

1.1课题的研究目的及意义

1.2国内外的研究现状

1.2.1解析算法

1.2.2迭代算法

1.3大面积非晶硅平板探测器

1.4本文研究的主要内容

2三维重建理论基础

2.1射线成像的物理基础

2.1.1 X射线的产生及性质

2.2 CT成像的数学基础

2.2.1 Radon变换

2.2.2二维傅里叶变换和傅里叶切片定理

2.2.3 Grangate公式

3数据完备性条件及扫描轨道

3.1数据完备性条件

3.2垂直双圆周轨道

3.2.1垂直双圆轨道算法需要满足的前提条件

3.2.2锥束投影和物体函数的三维Radon变换

3.2.3投影数据变换到Radon空间

3.2.4重排到Radon域

3.2.5重建物体函数

3.3 FDK型垂直双圆轨道算法

3.4计算机模拟

4投影数据预处理三维CT重建算法

4.1 FDK重建算法与重建图像伪影分析

4.1.1 FDK重建算法

4.1.2重建图像伪影

4.2频域分割投影数据预处理

4.2.1原理与算法

4.2.2计算机仿真结果

4.3基于小波分解的投影数据预处理

4.3.1图像的快速小波分解

4.3.2投影预处理原理与算法

4.3.3计算机仿真结果

第五章实际系统锥束CT重建实验

5.1实验平台简介

5.2数据预处理

5.3实验结果

5.4实验结果分析

结论

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

致谢