三维重建技术在工业CT中的应用

用图像的三维重建技术,实现连续断层CT图像的三维可视化是近年来国内工业CT领域内的-个重要研究方向.用三角面片连接轮廓线方法,实现了连续等间隔工业CT图像的三维重建,获得了扫描物体的三维立体显示图像.通过计算机交互操作,实现多角度、多方位观察物体,无损测量物体三维参数等功能.利用重建出的三维图像,检测人员可以获得物体更多的空间结构信息,从而提高无损检测的方便性和准确性.     

工业CT图像的三维重建

工业CT图像三维重建是近年来工业CT技术研究的热点之一,将二维断层图像数据直接堆垒起来,结合阈值分割、线性内插等方法,获得了直观性较好的三维工业CT图像。通过对重建图像进行旋转、截取等操作,获得了不同方向、不同部位的三维图形。这种简单、快速的重建方法对更复杂的工业CT图像三维重建具有重要的指导意义。     

教学用工业CT实验仪器的设计与开发研究

计算机层析成像(CT)技术采用射线从多个角度穿透物体来重建断层图像或三维图像,该技术已经广泛地应用于医学诊断和治疗、工业无损检测和无损评价.因此,对于大学学生来讲,了解和掌握CT技术的基本原理具有重要意义.本文详细介绍了用于大学教学的CD-50BG型CT实验仪.该仪器采用"平移 旋转"的扫描方式,具有活度为0.74 GBq的137Cs γ射线源、单个塑料闪烁体 光电二极管的探测器和50 mm的视场直径,其中射线源安装在钨合金的屏蔽容器中.同时,开发了图像处理软件对采集数据进行处理,重建断层图像和重构三维图像.重建断层图像可达到11 p/mm的空间分辨率和1%的密度分辨率.目前,已经有包括清华大学、北京大学在内的十余所高校将该仪器用于基础教学.     

锥束CT图像矩形包围盒快速重建

针对传统锥束CT重建存在大量冗余计算的问题,建立了锥束CT图像矩形包围盒快速重建方法。该方法将重建空间限定为三维矩形包围盒,大大减少了待重建体素的数量,接着将Z线优先算法反投影部分的计算移植到GPU上加速重建。实验结果表明:该方法显著提高了锥束CT图像的重建速度,可推广应用于采用类似算法重建的CT系统。     

基于硬件实现的锥束CT图像重建系统的存储机制设计

为了实现三维锥束CT图像重建加速系统的小型化,建立了基于FPGA的三维图像重建系统。并对该系统中所采用的FDK重建算法所需的数据存储量和数据传输量以及由SDRAM、SRAM和FPGA内部缓存组成的存储系统的数据吞吐率进行了研究。首先,根据FDK算法的滤波与反投影两个步骤介绍了三维锥束CT图像重建系统的数据规模。接着,介绍了一种以SDRAM为外部主存,以SRAM为外部缓存和以FPGA内部SRAM资源作为内部高速缓存的存储机制。然后,介绍了该存储机制的实现方法以及测试方法。最后对该三维图像重建系统的数据吞吐能力进行了测试,并将之与FDK算法所需的数据传输量进行了对比分析。试验结果表明:该存储机制的数据连续存取速度为151.9MB/s,数据随机存取速度为100MB/s,基本满足小规模的三维图像重建的数据存储与传输带宽的要求。     

基于蒙特卡罗模拟3-DPET图像重建的研究

应用蒙特卡罗模拟软件GATE对GeDiscoveryLSPET/CT扫描系统进行模拟,获得三维投影数据,分别采用三维有序子集最大期望值法（3-DOSEM）与三维滤波反投影法（3-DFBP）进行图像重建,从空间分辨率、成像的对比度以及信噪比等方面对3-DOSEM法与3-DFBP法的重建结果进行比较。结果显示,对蒙特卡罗方法模拟获得的三维投影数据,采用3-DOSEM法重建比3-DFBP法重建得到的图像质量好。     

三维可视化在60Co集装箱CT检测系统中的设计与实现

本文设计实现了一种三维可视化系统,针对60Co集装箱CT检测系统的数据采集、CT图像重建等过程特点,采用了Ray Casting体绘制的三维显示模式.其绘制子系统不影响CT检测系统在研发过程中其它子系统的改进,方便了各子系统功能的完善与扩展.此三维可视化系统在60Co集装箱CT检测系统中的实验效果较好,可以辅助安检人员...     

基于Wiener滤波的反投影图像重建算法

CT是一种先进的成像技术,投影重建图像为关键技术之一,目前CT图像重建算法多采用滤波反投影针对投影数据不足所产生伪影的问题,经分析伪影产生的原因后,提出了一种基于Wiener滤波与反投算法。算法利用Wiener滤波对传统的滤波反投影图像重建算法进行改影图像重建算法相结合的新图像重建算法,该克服重建图像伪影。通过对典型流型进行实验仿真,证明改进后的算法对重建图像的质量有明进,能较好地显改善。     

中间函数法CT图像重建算法研究

CT自从被发明以来其技术已发生了很大的变化.这些变化不仅体现在计算机技术、探测器技术和X线技术方面,同时CT的图像重建算法也在不断地发展.本文提出的中间函数重建算法,是一种可以应用于扇束和锥束扫描的图像重建算法.研究它的目的是为将来的锥束扫描提供直接重建算法.     

CT图像重建方法在半影成像中的应用

CT图像重建方法和半影成像是两种传统的辐射图像诊断方式。将CT图像重建方法应用到半影图像数据处理中,探索出一种新的半影图像处理方法。在新的半影编码孔图像数据处理中,首次应用了与图像诊断系统点扩散函数无关的编码孔图像处理方法,解决了传统编码孔图像处理中由于图像诊断系统点扩散函数不确定带来的技术难题。在理论研究的基础上进行了半影模拟成像及图像重建,获得了理想的研究结果。     

大型集装箱CT系统图像重建研究

研究了大型集装箱CT系统的图像重建技术,给出了卷积反投影算法的基本原理、实现过程,以及目前得到的重建图像。经实际检验,应用该算法重建的图像清晰,能够识别铸造工件中的孔及树木的年轮。     

大型工业CT中的三维显示与交互检查技术

介绍了三维显示和交互检查技术在大型工业CT图像检查中的应用，总结了目前工业CT三维图像显示领域主要应用的面绘制和体绘制方法，并分别对这两类主要的绘制算法进行了评价，重点对工业CT多断层图像数据三维显示的各个技术细节进行了具体的分析，并总结了大型工业CT图像检查分系统方案设计中存在的技术难点。     

基于重投影的CT图像硬化伪影校正

在工业计算机断层成像(CT)技术中所用的X射线源通常是多能的,检测过程中只能获得多能投影数据,若直接重建图像则会出现硬化伪影,硬化伪影校正是提高重建图像质量的一重要步骤。本文采用重投影的方法来校正由于射线硬化导致重建图像出现的硬化伪影,通过硬化校正后的重建CT图像质量得到显著提高。     

锥束CT重建FDK算法的两级并行计算研究

三维锥束CT图像的FDK算法重建由于运算量大,在重建高分辨率的图像时,重建所需时间通常难以满足实际应用的需求,集群并行计算是解决上述问题的常用方法之一.在一个SMP集群系统上,采用MPI和Pthreads两种模型相结合的方法,通过节点之间的消息传递和节点内部的共享内存,实现了FDK算法的两级并行.     

探测器分块排列的CT系统及其图像重建

为解决CT系统中扫描视野受限及低剂量成像问题,提出一种探测器分块排列的CT系统及其稀疏角度CT图像迭代重建方法。探测器分块排列可扩大CT图像物体扫描视野,稀疏角度采集投影数据能有效降低辐射剂量,同时采用ART-TV迭代算法重建CT图像。仿真实验表明:该方法可有效扩大CT系统扫描视野,在稀疏角度获取投影数据采集方式下,利用ART-TV迭代重建算法可重建优质CT图像,实现降低辐射剂量的目的。     

松弛系数-有序子集-最大似然期望算法在60Co集装箱CT检测中的应用

将松弛系数和迭代间像素值约束引入有序子集一最大似然期望算法中，构造出应用于发射CT中的ROSEM算法引入到透射式工业CT中。不仅加快了图像重建的收敛速度而且改善了重建图像的质量。针对ROSEM、代数迭代算法（ART）和卷积反投影算法（CBP），分别做了模拟实验和实际汽车CT检测以及集装箱CT检测实验，并分析比较了它们在^60Co集装箱CT检测中的应用。ROSEM算法无论在重建速度还是重建质量上都优于ART算法，其重建图像质量和CBP算法相当。     

CT图像线状伪像产生的原因和校正方法

在采用面探测器阵列进行三维直接重建CT图像的时候,经常出现大量的线状伪像,对于图像质量和真正缺陷的识别影响很大.这些伪像大多是由投影数据中的随机疵点引起的.文章在雷当域用疵点邻域的均值代替疵点数值的方法来处理CT图像的线状伪像.试验结果证明这种方法简单有效,几乎能去除所有的线状伪像,提高了图像质量,对重建的时间几乎没有影响.     

基于半扇束扫描的CT图像迭代重建算法

为解决探测器尺寸受限导致的CT图像重建区域面积受限以及X射线辐射剂量较大问题,提出一种半扇束扫描模式下的CT图像迭代重建算法。该算法将探测器水平偏置,稀疏角度下采集物体投影数据,利用ART-TV迭代算法对投影数据进行重建,达到预设迭代次数后,输出重建图像。实验结果表明:半扫描可扩大重建面积,降低探测器成本;利用迭代重建算法,降低剂量的同时重建优质CT图像。     

利用旋转极坐标法提高CT重建速度

图像重建速度是评判CT重建算法的一个重要性能指标.对CT重建区域按照极坐标进行划分,改进了传统卷积反投影(FBP)重建算法的流程,极大的提高了图像重建的速度.     

卷积反投影法重建康普顿背散射图像过程中的数据修正

CBS机是近几年才兴起的无损探测技术。它与CT技术不同之处是传统CT技术是利用射线穿过人体时,各个部位对射线吸收的衰减量的积分来重建图像,而CBS机是利用入射射线在人体各个部位中的某点产生背散射(散射角α大于90°)的光子数来重建图像。重点分析了利用经典的卷积反投影算法重建康普顿背散射扫描图像过程中的数据修正问题。