本文選題：迭代重建　切入點(diǎn)：層析成像　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2015年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：迭代層析成像算法在不完全投影數(shù)據(jù)的重建問題中應(yīng)用廣泛。光學(xué)遙感結(jié)合層析成像重建區(qū)域污染氣體分布是典型的少投影方向的不完全投影數(shù)據(jù)重建問題,由于光學(xué)儀器貴重,出于成本上的考慮,無法布置很多組射線束以形成復(fù)雜的交叉光路；同時(shí)氣體擴(kuò)散大多拖有很長的尾峰,通常采用的迭代層析成像層析成像算法基本無法完成氣體擴(kuò)散分布的重建。針對氣體擴(kuò)散分布重建面臨的不完全投影數(shù)據(jù)下重建問題,論文首先對傳統(tǒng)的層析成像重建算法,特別是迭代層析重建算法,包括代數(shù)迭代類算法和統(tǒng)計(jì)迭代類算法進(jìn)行了大量研究,并分析了影響重建質(zhì)量的各種因素,為不完全投影數(shù)據(jù)的算法改進(jìn)提供了理論依據(jù)。在此基礎(chǔ)之上,論文深入探討了投影射線扇束構(gòu)型、雙投影方向下的高斯煙羽擴(kuò)散分布的重建,主要研究工作包括：(1)引入先驗(yàn)矩陣和間隔性使用平滑濾波器的措施,改進(jìn)了包括：ART、MART、 SART、MLEM等經(jīng)典迭代重建算法,改進(jìn)算法對氣體擴(kuò)散的整體峰形、峰值位置以及尾峰等都能夠達(dá)到較為理想的重建效果。(2)以高斯煙羽模型為測試對象,對改進(jìn)的迭代重建算法進(jìn)行了一系列詳盡的對比試驗(yàn),分析射線構(gòu)型、松弛因子、平滑濾波器的選取、間隔濾波器策略這些因素對迭代重建結(jié)果的影響,并進(jìn)行了改進(jìn)迭代重建算法的抗噪分析,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明算法改善了原有重建偽峰嚴(yán)重的問題,具有較強(qiáng)的抗噪性。(3)實(shí)現(xiàn)了氣體擴(kuò)散層析成像重建GUI軟件,集成多種迭代重建算法,可選擇氣體擴(kuò)散分布參數(shù)、射線構(gòu)型以及各類重建判據(jù),方便分析氣體擴(kuò)散分布中各因素對重建的影響以及重建算法對比分析和參數(shù)選擇。研究結(jié)果可以用于光學(xué)遙感結(jié)合層析成像技術(shù)重建污染氣體擴(kuò)散分布信息的理論準(zhǔn)備和算法支持,進(jìn)而為研究氣體污染物的大氣傳輸、擴(kuò)散和沉降過程等科學(xué)問題提供依據(jù)。
[Abstract]:Iterative tomography algorithm is widely used in the reconstruction of incomplete projection data. Because of the high value of optical instruments, it is not possible to arrange many groups of ray beams to form complex cross light paths due to cost considerations, and most of the gas diffusion has very long tail peaks. In order to solve the problem of gas diffusion distribution reconstruction under incomplete projection data, the traditional tomography reconstruction algorithm is firstly studied in this paper. In particular, iterative tomography reconstruction algorithms, including algebraic iterative algorithms and statistical iterative algorithms, have been studied extensively, and various factors affecting reconstruction quality have been analyzed. This paper provides a theoretical basis for improving the algorithm of incomplete projection data. On this basis, the paper deeply discusses the reconstruction of the distribution of Gao Si plume diffusion in the direction of projection ray fan beam and double projection. The main research work includes the introduction of a prior matrix and the use of smoothing filters at intervals, and the improvement of classical iterative reconstruction algorithms, such as: ARTMARTM, SARTT MLEM, etc., and the improvement of the global peak shape of gas diffusion by the proposed algorithm. Taking Gao Si's smoke plume model as the test object, a series of detailed comparative tests on the improved iterative reconstruction algorithm are carried out to analyze the ray configuration and relaxation factor. The influence of the selection of smooth filter and the strategy of spacer filter on the result of iterative reconstruction is analyzed. The experimental results show that the algorithm improves the serious problem of reconstruction of pseudo peak. The GUI software of gas diffusion tomography reconstruction is implemented, which integrates many iterative reconstruction algorithms. The parameters of gas diffusion distribution, ray configuration and various reconstruction criteria can be selected. It is convenient to analyze the influence of various factors in gas diffusion distribution on reconstruction, contrast analysis and parameter selection of reconstruction algorithm. The results can be used to reconstruct the diffusion distribution information of contaminated gas by optical remote sensing combined with tomography technology. On preparation and algorithm support, It also provides scientific basis for the study of atmospheric transport, diffusion and sedimentation of gas pollutants.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;TN713

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