机场旅客行李爆炸物CT图像重建与处理方法研究

摘要

机场旅客行李中隐藏的爆炸物严重威胁着旅客的安全，如何在机场安检中准确、快速地检测出爆炸物成为具有紧迫感和挑战性的问题。CT技术在物质探测方面有着巨大的优势，在爆炸物探测领域扮演着重要角色，但一般的CT机检测速度慢，行李通过率低，随着航空客流量的增加，CT安检设备的检查通过率面临着严峻的挑战。因此只有把对CT检测方法的研究作为解决问题的突破口，才能研制出高通过率的CT安检设备。 在CT检测方法中，图像重建算法是CT技术的核心问题。本文首先概述国内外对爆炸物检测的研究及CT技术在爆炸物检测中的应用；然后对传统的图像重建算法滤波反投影算法和代数迭代算法进行探讨，并对其性能进行深入分析；对滤波反投影算法的核心-窗函数(卷积函数)的选择进行研究，探讨各种窗函数的性能，针对爆炸物CT检测对重建图像的质量要求，对窗函数做出了改进；在兼顾重建图像质量与速度的前提下，结合改进后的窗函数以及滤波反投影算法和迭代算法的优缺点，运用一种新的重建方法进行图像重建；对投影重建系统中的各种噪声进行了分析，对消除噪声的方法进行了总结和比较，提出了一种基于小波变换的改进阈值函数的消噪方法，将该方法同快速中值滤波结合并给出了改进算法的实现步骤，最后，给出了实验仿真结果。

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第一章 绪论

1.1引言

1.2爆炸物检测的国内外研究现状

1.2.1国内研制的爆炸物检测设备

1.2.2国外研制的爆炸物检测设备

1.3 CT产生的背景及意义

1.4 CT技术发展简述

1.5 CT系统组成和性能指标

1.5.1 CT系统的基本组成

1.5.2 CT机的主要技术性能指标

1.6爆炸物CT图像重建与处理

1.7本文主要工作

第二章 图像重建理论及其算法

2.1 CT图像的定义与数字化

2.2 CT图像投影物理原理

2.3图像重建的数学基础

2.4图像重建算法的概述及性能

2.4.1变换法

2.4.2级数法

2.4.3变换法与级数展开法的性能分析

第三章 爆炸物CT检测成像的重建算法研究

3.1滤波反投影重建

3.2滤波反投影法中窗函数的分析

3.2.1窗函数分类及性能分析

3.2.2改进的窗函数及其数字试验

3.3图像重建算法的改进

3.4实验结果

第四章 基于小波变换的爆炸物图像去噪

4.1爆炸物图像重建中的噪声

4.1.1噪声概述

4.1.2爆炸物检测中噪声特点

4.2噪声去除的一般方法

4.2.1空间域去噪法

4.2.2图像的变换域去噪

4.3小波变换及基于小波变换的图像去噪

4.3.1连续小波变换

4.3.2离散小波变换

4.3.3常用的小波函数及选取

4.3.4二维图像的小波变换分解与重构

4.3.5基于小波阈值的重建图像去噪

4.4改进的去噪方法及仿真

4.4.1改进阈值函数的小波去噪

4.4.2快速中值滤波

4.4.3小波变换和快速中值滤波相结合的去噪算法

第五章 结论

5.1研究工作总结

5.2工作展望

致谢

参考文献

在校期间研究成果