X射线显微CT图像畸变校正研究

摘要

显微CT作为一种具有高分辨力的无损检测方式，在医学、微电子、材料科学、计量学等领域有着重要的应用。显微CT的空间分辨力已达到微米量级，成像质量带来的误差直接影响着系统空间分辨力。图像畸变是影响成像质量的一个重要因素，畸变的存在限制了显微CT系统空间分辨力的提高。所以，提高系统的成像质量就必须要解决图像畸变问题。
　　本文围绕光学放大型X射线显微CT图像畸变校正问题展开研究，分析引起图像畸变的因素，提出一种适合显微CT系统的图像畸变校正方法，并在光学放大型X射线显微CT成像系统进行了实验验证和定量评价。主要内容如下：
　　1、介绍了CT技术的产生和发展，显微CT的特点和优势，以及图像畸变校正的研究现状，提出本文的研究内容。
　　2、详细介绍了显微CT系统的工作成像原理，对现有的畸变校正方法进行比较，提出利用多项式结合标准网格板的校正模型。
　　3、仿真分析畸变DR图像对三维CT成像的影响。根据X射线衰减原理，建立基于MATLAB的CT成像仿真模块，对X射线透射成像进行仿真，利用FDK重建算法对图像进行重建。MTF结果显示DR图像畸变降低了样品三维重建结构的空间分辨力。
　　4、理论分析CT系统中射线源和光耦探测器对成像质量的影响。建立光耦探测器的仿真成像模型，仿真各项误差对成像造成的影响以及引起畸变的因素。理论分析和仿真结果一致表明，透镜的本身特性、探测器的安装误差等会引起图像的失真。
　　5、对提出的畸变校正模型进行实验验证。对光耦探测器系统在可见光条件成像，定性分析畸变的存在类型；利用X射线显微CT系统获取标准网格畸变测试靶的DR图像，利用DR图像求取多项式模型的畸变系数，完成DR图像的畸变校正；利用X射线显微CT系统完成标定球的CT扫描，通过求取的畸变系数对CT图像校正，重建标定球的三维空间结构。实验结果表明，DR网格板图像的网格间距的离散程度变小，系统空间分辨力由8.5μm提高到4.2μm，畸变的校正提高了系统的成像质量。

目录

声明

第1章 绪论

1.1 CT技术的产生和发展

1.2 显微CT技术

1.3 选题背景及意义

1.4 研究现状及发展动态

1.5 本文研究目的和主要内容

第2章 X射线显微CT系统及图像畸变概述

2.1 X射线成像系统

2.2 X射线显微CT成像原理

2.3 光学图像畸变校正

2.4 X射线CT系统图像校正方法

2.5 小结

第3章 X射线显微CT图像畸变分析与仿真

3.1 仿真CT系统的建立

3.2 仿真CT系统及MTF评价

3.3 X射线显微CT系统图像畸变影响因素分析

3.4 光学仿真光耦探测器对图像畸变的影响

3.5 小结

第4章 X射线显微CT图像畸变校正

4.1 图像畸变校正模型

4.2 图像畸变校正算法实现

4.3 理想点坐标建立

4.4 光学系统中心判断

4.5 多项式求畸变系数

4.6 X射线显微CT图像畸变校正实验

4.7 小结

第5章 工作总结与展望

5.1 工作总结

5.2 工作展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附录A

致谢