【摘要】：錐束CT(CBCT)作為近年來發(fā)展的醫(yī)療及工業(yè)檢測儀器,常用于圖像引導治療、上腹部檢查、口腔3D重建、工業(yè)檢測等方面。在CBCT成像系統(tǒng)中,CBCT重建的圖像會受到X射線散射的嚴重破壞,大大降低圖像的視覺效果。因此,許多研究學者開始把CBCT成像過程中的散射校正作為他們今后研究的重點問題,也成為目前的熱點問題之一。而本文就該熱點問題做了進一步的研究。首先,研究了CBCT因散射而形成的偽影及現(xiàn)存的CBCT常見重建方法。依據(jù)偽影產(chǎn)生的原因和特點,可以將CBCT圖像中的偽影分為金屬偽影、杯狀偽影、散射偽影、運動偽影和硬化偽影等。在口腔和放射科中,金屬偽影、散射偽影和杯狀偽影是比較常見的三種偽影,這些偽影嚴重影響著CBCT的成像質(zhì)量。針對CBCT散射校正后的投影數(shù)據(jù),本文也詳細介紹了CBCT重建方法中的一些常見方法,如解析法中的濾波反投影法和FDK算法。其次,本文就散射偽影問題提出了一種CBCT圖像散射校正方法-基于正則化的盲去卷積。該方法大致可以分為三個步驟,第一:對CBCT的投影圖像做預處理。對CBCT投影圖像進行預處理,本文主要運用兩種濾波器。這樣做方便了散射核即卷積核的估計,在降低圖像噪聲的同時也能夠突出圖像的邊緣。第二:估計出本方法所需的散射核。在本步驟中,首先利用第一步得到的預處理后的CBCT投影圖像,再利用正則化方法估計出散射核。第三:對CBCT投影圖像進行非盲去卷積。該步驟中主要是利用TV正則化方法和第二步求出的散射核,再進行非盲去卷積的計算。本方法最關(guān)鍵的一步就是如何求散射核。在上述步驟中,為了求解散射核的估計模型和圖像的非盲去卷積模型,本文利用了兩種算法,一種是FISTA,另外一種是IRLS。該方法主要是針對散射給所得圖像造成的降質(zhì)現(xiàn)象,圖像一旦降質(zhì)則會給醫(yī)者診斷患者的某種疾病帶來困擾,延誤疾病治療。為了得到降質(zhì)前的圖像我們就需要對散射投影圖像進行校正,利用上述方法就可達到圖像校正的效果,而實驗結(jié)果也證明該方法的有效性,實驗結(jié)果表明圖像的偽影由9.435%降低到3.133%,而圖像的對比度由108.34提高到138.87,提高了27.7%。最后,由于腫瘤體積估計精度對基于PET的放射治療規(guī)劃非常重要,因此本文也介紹了PET(Positron Emission Tomography)圖像重建過程中運用盲去卷積的作用效果,實驗結(jié)果表明,圖像的對比度可以有從26%到46%的改善,因此,可以得出結(jié)論,重建的PET圖像的盲去卷積可以用于提高腫瘤劃分的精度,而且該方法容易實現(xiàn)。
[Abstract]:Cone-beam CT (CBCT), as a medical and industrial testing instrument developed in recent years, is often used in image guided therapy, epigastric examination, oral 3D reconstruction, industrial detection and so on. In CBCT imaging system, the image reconstructed by CBCT will be seriously damaged by X-ray scattering, which greatly reduces the visual effect of the image. Therefore, many researchers begin to make the scattering correction in the process of CBCT imaging a key issue in their future research, and become one of the hot issues at present. This paper makes further research on this hot issue. Firstly, the artifacts of CBCT due to scattering and the existing methods of CBCT reconstruction are studied. According to the causes and characteristics of artifacts, the artifacts in CBCT images can be divided into metal artifacts, goblet artifacts, scattering artifacts, moving artifacts and hardening artifacts. Metal artifacts scattering artifacts and goblet artifacts are three common artifacts in oral and radiology which seriously affect the imaging quality of CBCT. For the projection data corrected by CBCT scattering, this paper also introduces in detail some common methods in CBCT reconstruction, such as filtering back projection method and FDK algorithm in analytical method. Secondly, a CBCT image scattering correction method based on regularization is proposed in this paper. The method can be divided into three steps: first, the projection image of CBCT is preprocessed. In order to preprocess the CBCT projection image, two kinds of filters are used in this paper. In this way, it is convenient to estimate the scattering kernel, that is, convolutional kernel, which can reduce the noise of the image and highlight the edge of the image at the same time. Second, the scattering nuclei required by this method are estimated. In this step, the pre-processed CBCT projection images obtained from the first step are first used, and then the scattering nuclei are estimated by regularization method. Third, non-blind deconvolution of CBCT projection image. In this step, the method of TV regularization and the scattering kernel of the second step are used to calculate the non-blind deconvolution. The most important step of this method is how to find the scattering nucleus. In the above steps, in order to solve the estimation model of scattering kernel and the non-blind deconvolution model of image, two algorithms are used in this paper, one is FISTA, and the other is IRLS.. This method is mainly aimed at the degradation of the image caused by scattering. Once the image is degraded, it will bring trouble to the doctor to diagnose a disease and delay the treatment of the disease. In order to get the pre-degraded image, we need to correct the scattering projection image, and we can get the effect of image correction by using the above method. The experimental results also show that the method is effective. The experimental results show that the artifact of the image is reduced from 9.435% to 3.133%, while the contrast of the image is raised from 108.34 to 138.87, which increases 27.775%. Finally, because the accuracy of tumor volume estimation is very important for radiotherapy planning based on PET, this paper also introduces the effect of blind deconvolution in the process of PET (Positron Emission Tomography) image reconstruction. The experimental results show that, The contrast of images can be improved from 26% to 46%. Therefore, it can be concluded that the blind deconvolution of reconstructed PET images can be used to improve the accuracy of tumor classification, and this method is easy to implement.
【學位授予單位】：南京郵電大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R197.39;TP391.41

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 i;無線投影 無限精彩[J];中國計算機用戶;2004年09期

2 ;短焦投影技術(shù)解析[J];中國電化教育;2009年07期

3 大舟;利用微芯片的圖象投影[J];光機電世界;1994年08期

4 夏耀輝;便攜投影多面手[J];中小學信息技術(shù)教育;2004年09期

5 ;網(wǎng)絡(luò)投影零距離 超強功能顯輕松[J];計算機與網(wǎng)絡(luò);2005年06期

6 毛滋春;竺景;虞仲曉;;投影圖像光色特性的多通道快速測量[J];現(xiàn)代顯示;2010年06期

7 解放;;“3D熱”中的解疑問答之“3D投影”篇[J];家庭影院技術(shù);2010年10期

8 胡淵;許海波;;利用單幅投影圖像重建不對稱客體密度分布[J];強激光與粒子束;2011年09期

9 董巧英;高滿屯;鄭國威;;基于透視和正投影圖像的3D運動與結(jié)構(gòu)恢復[J];計算機工程與應(yīng)用;2006年22期

10 薛東旭;楊勇;張慧敏;趙星;袁小聰;;一種改進型視角投影圖像彩色計算全息術(shù)的三維重構(gòu)算法[J];光子學報;2011年10期

相關(guān)會議論文 前9條

1 習雅思;魏正佳;張佑生;;一種離線的柱幕投影圖像校正方案及其實現(xiàn)[A];計算機技術(shù)與應(yīng)用進展·2007——全國第18屆計算機技術(shù)與應(yīng)用（CACIS）學術(shù)會議論文集[C];2007年

2 李耀清;柴正維;;參考函數(shù)法去卷積在核技術(shù)中的應(yīng)用[A];第7屆全國核電子學與核探測技術(shù)學術(shù)年會論文集（三）[C];1994年

3 黃力平;;PET在人類隨意運動控制研究中的應(yīng)用[A];第三屆全國康復醫(yī)學青年學術(shù)會議論文集[C];1999年

4 趙慶章;楊宇;張國耀;;PET／蒙脫土復合材料的研究與開發(fā)[A];第二屆功能性紡織品及納米技術(shù)應(yīng)用研討會論文集[C];2002年

5 肖麗珍;程勇;李波;衡士超;;牙頜面錐形束CT(CBCT)在頜骨埋伏牙診斷中的應(yīng)用價值[A];2010中華醫(yī)學會影像技術(shù)分會第十八次全國學術(shù)大會論文集[C];2010年

6 史源;金榕兵;趙錦寧;唐仕芳;李華強;;PET在新生兒缺氧缺血性腦病的初步臨床應(yīng)用[A];全國圍產(chǎn)醫(yī)學專題學術(shù)研討會論文匯編[C];2007年

7 朱健;尹勇;李建彬;劉同海;盧潔;;錐形束CT(CBCT)圖像拼接技術(shù)在影像引導放射治療中的研究及應(yīng)用[A];2007第六屆全國放射腫瘤學學術(shù)年會論文集[C];2007年

8 王瑾;周麟;劉詠梅;周曉娟;徐泳;宮友陵;柏森;盧鈾;;錐形束CT(CBCT)研究肺癌放射治療中擺位誤差[A];中華醫(yī)學會放射腫瘤治療學分會六屆二次暨中國抗癌協(xié)會腫瘤放療專業(yè)委員會二屆二次學術(shù)會議論文集[C];2009年

9 陳為棟;劉濟;顧幸生;;PET固相聚合建模與控制研究[A];上海市化學化工學會2006年度學術(shù)年會論文摘要集[C];2006年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 本報記者 湯銘;3D投影實現(xiàn)教育創(chuàng)新[N];計算機世界;2011年

2 徐昕;近距投影：小空間里大顯身手[N];中國計算機報;2007年

3 王志欣;“老將”戰(zhàn)“新秀”[N];中國電腦教育報;2007年

4 ;投影：應(yīng)用范圍擴大 產(chǎn)業(yè)前景看好[N];中國電子報;2008年

5 ;我為投影工程狂[N];計算機世界;2002年

6 陸秋;NEC：網(wǎng)絡(luò)投影零距離[N];國際商報;2005年

7 文 君;超便攜投影多面手[N];計算機世界;2003年

8 ;NEC投影新品精彩紛呈[N];中國電腦教育報;2004年

9 ;網(wǎng)絡(luò)投影零距離 超強功能顯輕松[N];中國電腦教育報;2005年

10 ;DLP正在占據(jù)優(yōu)勢[N];中國電腦教育報;2005年

相關(guān)博士學位論文 前8條

1 陸新飛;稀疏目標的MIMO雷達成像技術(shù)研究[D];中國科學技術(shù)大學;2017年

2 彭賢;去卷積序列的性質(zhì)及其對聽覺誘發(fā)反應(yīng)的影響[D];南方醫(yī)科大學;2017年

3 毛科鑄;PET基鈍感推進劑研究[D];北京理工大學;2015年

4 王麗云;大腸桿菌在聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）表面的粘附與生長特性[D];江南大學;2016年

5 吳爽;基于PET分子影像的心肌梗死干細胞治療的活體代謝功能監(jiān)測[D];浙江大學;2016年

6 吳春英;正電子發(fā)射斷層（PET）基礎(chǔ)與臨床研究：短半衰期正電子放射性藥物的研究[D];復旦大學;2003年

7 劉yN;低劑量CT投影恢復及不完備數(shù)據(jù)重建算法研究[D];中北大學;2014年

8 李冬;非平面投影系統(tǒng)幾何優(yōu)化關(guān)鍵技術(shù)研究[D];北京理工大學;2015年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 閆瑞菊;基于散射核的錐束CT散射校正[D];南京郵電大學;2017年

2 柴鳴春;基于GPU運算的三維電腦動畫投影融合系統(tǒng)在展示中的應(yīng)用與實現(xiàn)[D];北京工業(yè)大學;2015年

3 吳丹;單相機著靶坐標測試中的圖像分析技術(shù)研究[D];西安工業(yè)大學;2013年

4 楊璇;基于序列切面投影圖像的織物起球等級評定方法研究[D];東華大學;2013年

5 胡德斌;解剖與功能信息引導的PET部分容積校正[D];南方醫(yī)科大學;2015年

6 李珊珊;基于CBCT的上頜竇相關(guān)解剖結(jié)構(gòu)的研究[D];山東大學;2015年

7 高潔;季銨鹽雜多酸類離子液體催化PET水解及動力學研究[D];上海應(yīng)用技術(shù)學院;2015年

8 沈曉虹;太極石母粒/PET功能性復合材料的制備及其性能研究[D];上海工程技術(shù)大學;2016年

9 徐霄;基于形變配準的4D-CBCT稀疏角度重建研究[D];山東師范大學;2016年

10 王咪咪;PET解聚過中間產(chǎn)物的熱降解動力學程研究[D];溫州大學;2016年

，

本文編號：2282071