發(fā)布時間：2021-07-03 20:51

　　X射線CT（XCT）利用X射線穿過物體后所攜帶的信息重構(gòu)出反映被測物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的斷層圖像。傳統(tǒng)的XCT面臨著組織對比度差、分辨力低、無法進行定量分析、材質(zhì)識別度低等挑戰(zhàn)。X射線能譜CT技術(shù)應(yīng)運而生,成為目前XCT領(lǐng)域競相追逐的熱點。X射線能譜CT技術(shù)通過光子計數(shù)探測器一次性獲取物體在多個不同能量通道下的投影數(shù)據(jù),具有分辨率高、材料識別高、可對組織進行定量分析等優(yōu)點。但是,由于X射線能譜通道窄,光子數(shù)目有限,導(dǎo)致X射線能譜CT投影數(shù)據(jù)噪聲大、能譜響應(yīng)不一致等特點。因此,如何從X射線能譜CT投影數(shù)據(jù)重建高質(zhì)量CT圖像是一項富有挑戰(zhàn)性的工作。為了獲得高質(zhì)量重建圖像,進一步挖掘各能量通道投影數(shù)據(jù)之間的相關(guān)性以及其他隱含的圖像特征。根據(jù)X射線能譜CT成像的基本理論,結(jié)合壓縮感知和張量分析理論,深入構(gòu)建X射線能譜CT圖像重建模型,開展的主要研究工作可概括如下:（1）針對X射線能譜CT成像的特點,設(shè)計合理的圖像重建模型有利于解決能譜CT成像實際應(yīng)用的挑戰(zhàn)。首先,在X射線能譜CT圖像重建模型中引入先驗知識來提高圖像重建質(zhì)量;其次,重點研究基于總變分,張量字典學(xué)習(xí)以及張量分解的相關(guān)理論,為后續(xù)展開能譜C... 

【文章來源】：重慶大學(xué)重慶市 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：135 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

第一張人手的X射線圖片

分析、外問題圖像重建、深度學(xué)習(xí)重建、高精密機械設(shè)計、面向特定應(yīng)用的多樣化掃描結(jié)構(gòu)、幾何結(jié)構(gòu)校正等。隨著XCT技術(shù)的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，推動其時間和空間分辨力不斷提高。為了提高XCT系統(tǒng)的時間分辨率，一方面XCT系統(tǒng)可以采用掃描速度更快的滑環(huán)構(gòu)件或者高速精密轉(zhuǎn)臺；另一方面，可以適當(dāng)通過增加射線源-探測器對來提高系統(tǒng)時間分辨率。典型的，雙源CT被應(yīng)用于冠狀動脈成像[7]，三源CT系統(tǒng)用于動態(tài)成像等[8]。特別地，針對緩慢變化的工業(yè)過程檢測，擺動多源CT（SwingingMulti-sourceCT,SMCT）系統(tǒng)被提出[5]。圖1.2為一個典型的SMCT系統(tǒng)。為了檢測物體內(nèi)部更加微小的結(jié)構(gòu)，這就要求XCT具有更高的空間分辨力，通用的做法:采用更小尺寸像元的探測器及通過調(diào)大掃描系統(tǒng)的放大比。圖1.2一個9源的擺動多源工業(yè)系統(tǒng)Fig.1.2AtypicalSMCTsystemisequippedwith9X-raysource/detectorpairsXCT成像技術(shù)從最開始的平行束單探測器掃描到后來的扇形束多陣列探測器

1緒論3系統(tǒng)。為了進一步提高X射線的利用率，錐束CT系統(tǒng)被廣泛的應(yīng)用。為了實現(xiàn)全身的快速CT成像，更加成熟的螺旋CT掃描系統(tǒng)被提出。針對螺旋CT掃描系統(tǒng)，探測器一次采集的數(shù)據(jù)增多，信息量也變得越來越多，對計算機后期的數(shù)據(jù)傳輸、圖像重建等提出了更多的要求。圖1.3為XCT掃描技術(shù)的發(fā)展歷程。盡管傳統(tǒng)XCT技術(shù)為人類的發(fā)展做出了許多貢獻，但是它也同樣存在限制。圖1.3XCT技術(shù)發(fā)展歷程Fig.1.3DevelopmentofXCTtechnique②X射線CT技術(shù)限制傳統(tǒng)XCT系統(tǒng)中，由于射線源發(fā)射的射線能譜具有多色性，波長分布在0.01nm到10nm之間。依據(jù)不同的頻率組成成分可以劃分為不同的X射線能譜。由于發(fā)射的能譜具有多色性，因此射線穿過物體與物體發(fā)生作用的過程中，低能射線部分被物體吸收很大，而高能部分被吸收較少，造成X射線能譜的衰減不一致，進一步地導(dǎo)致最后的重建圖像包含射束硬化偽影，甚至影響了最后的評價。又因為傳統(tǒng)XCT系統(tǒng)是在0.01nm到10nm的波段范圍內(nèi)重建的圖像，屬于灰度圖像，這就意味著我們只能得到反映物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)與形狀的圖像，并不能區(qū)分物體內(nèi)部

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于小波變換的多分辨率錐束CT圖像快速三維重建算法[J]. 韓民,成旭,李登旺.  電子與信息學(xué)報. 2017(10)
[2]基于Split-Bregman算法的能譜計算機層析圖像重建[J]. 張煜林,孔慧華,潘晉孝,韓焱.  光學(xué)學(xué)報. 2017(04)
[3]相對平行直線掃描CT濾波反投影圖像重建[J]. 伍偉文,全超,劉豐林.  光學(xué)學(xué)報. 2016(09)
[4]混合PCA/ICA與JPEG2000結(jié)合的高光譜圖像壓縮[J]. 葉珍,白璘,劉玉,何明一,粘永健.  計算機工程與科學(xué). 2016(05)
[5]高階SVD和全變差正則的乘性噪聲去除模型[J]. 霍雷剛,馮象初,王旭東,霍春雷.  西安電子科技大學(xué)學(xué)報. 2016(03)
[6]矩陣補全算法研究進展[J]. 史加榮,鄭秀云,周水生.  計算機科學(xué). 2014(04)
[7]基于計算層析成像掃描數(shù)據(jù)的X射線能譜估計方法[J]. 張慧滔,張朋.  光學(xué)學(xué)報. 2013(11)
[8]三源螺旋CT精確重建算法在動態(tài)重建中的應(yīng)用[J]. 金燕南,趙俊,劉尊鋼,莊天戈.  航天醫(yī)學(xué)與醫(yī)學(xué)工程. 2009(06)
[9]非負矩陣分解算法綜述[J]. 李樂,章毓晉.  電子學(xué)報. 2008(04)
[10]冠狀動脈的雙源CT血管成像[J]. 張龍江,盧光明.  國際醫(yī)學(xué)放射學(xué)雜志. 2008(01)

博士論文
[1]光子計數(shù)能譜CT重建算法與系統(tǒng)優(yōu)化研究[D]. 吳篤蕃.清華大學(xué) 2016

碩士論文
[1]基于光子計數(shù)探測器多能譜CT重建算法及應(yīng)用研究[D]. 張煜林.中北大學(xué) 2017
[2]一類廣義不變凸函數(shù)的優(yōu)化與對偶[D]. 張瑞芳.北京工業(yè)大學(xué) 2010



本文編號：3263331