本文關(guān)鍵詞：口腔CT成像的迭代重建算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自CT技術(shù)誕生以來，它就被認為是二十世紀影響人類發(fā)展的十大技術(shù)之一。其應用更是涉及了多個領(lǐng)域，包括醫(yī)學、生物、工業(yè)、安全等等。特別是在醫(yī)學方面，CT更是成為了醫(yī)學檢測的主要手段。而口腔CT（Dental CT），也稱為牙科CT，則是20世紀90年代后期才興起的一項新興技術(shù)，它是利用錐束CT原理來進行口腔三維成像的一種技術(shù)。口腔CT作為一種無創(chuàng)傷的檢測技術(shù)具有很多的優(yōu)越性，它的出現(xiàn)也受到了對CT技術(shù)進行研究的學者以及牙科臨床醫(yī)師的廣泛關(guān)注。而口腔CT技術(shù)的核心就是重建算法。用于CT設備的成像算法主要分為兩類：解析重建算法和代數(shù)重建算法。目前，口腔CT系統(tǒng)大多都采用的是解析重建算法。解析重建算法在重建的過程中計算量較小、重建的速度也較快，而且在獲得完整且均勻的投影數(shù)據(jù)的情況下可以得到高質(zhì)量的重建圖像。但是，它要求在投影數(shù)據(jù)采集的過程中必須完全均勻，且采集到的投影數(shù)據(jù)必須完整，在實際應用的過程中，由于存在一些客觀的原因，往往不能夠滿足其要求，采集的投影數(shù)據(jù)往往不均勻或者不完整。對于這種情況而言，代數(shù)重建方法則可以很好的彌補這些缺點。在代數(shù)重建方法中最具代表性的則是ART (AlgebraicReconstruction Techniques)算法。這種方法是把抽象的圖像重建的問題轉(zhuǎn)換為具體的求解線性方程組的問題。遇到缺少投影數(shù)據(jù)的問題的時候，我們不妨將其認為是少了若干個方程，它仍然能夠通過迭代的算法來求出最佳的解。這樣以來，可以在一定程度上淡化掉缺少投影數(shù)據(jù)的情況，所以可適用于不完全投影情況下的圖像重建。 在本文中對圖像重建算法中的ART迭代重建算法進行了深入的分析與討論，并對其性能進行了改進。在本文中主要研究了下面這些內(nèi)容：對論文的課題來源、研究背景意義以及國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進行了介紹，對本論文研究的主要內(nèi)容作了綜述；對CT成像的基本原理以及CT研究領(lǐng)域一些主要的基礎(chǔ)理論進行了介紹；對口腔CT系統(tǒng)的整體設計結(jié)構(gòu)進行了介紹，分析了一些相關(guān)參數(shù)的選擇、系統(tǒng)的整體設計、關(guān)鍵器件的選型、系統(tǒng)控制以及數(shù)據(jù)采集和預處理等方面的相關(guān)內(nèi)容；提出了一種對三維圖像進行投影的方法，，并對投影過程進行仿真模擬，且不同于常用的二維Shepp-Logan模體，本文中還使用Fortran語言對三維仿真模體Shepp-Logan進行編寫，并針對實驗要求對其參數(shù)作出了相應的調(diào)整，將其作為驗證ART迭代重建算法性能的依據(jù)；在實現(xiàn)三維圖像的ART重建算法的過程中，指定了對重建圖像進行質(zhì)量評價的標準，對影響ART重建算法重建結(jié)果的各個因素進行了分析與實驗，并選出最優(yōu)的參數(shù)以得到最佳的成像結(jié)果；為了提高重建圖像的質(zhì)量，將POCS約束加入到三維圖像重建的ART算法中去。經(jīng)過仿真實驗與誤差分析，可以看出加入POCS約束之后的ART算法較原算法來說成像質(zhì)量更高，空間分辨率更高，誤差也更小，特別是對物體周圍的偽影基本上全部被消除了。而為了減少輻射劑量，使其在不完全投影的情況下進行重建，也能夠達到較好的成像效果；為了進一步提高算法的性能，我們對加入POCS約束的ART算法進行了改進。針對投影矩陣為大的稀疏矩陣，在進行迭代重建的過程中會出現(xiàn)一些不必要的計算而使得計算量增大這一不足之處，在迭代重建的過程中對投影矩陣進行處理，限定一個條件來忽略掉一些無效的投影值來減少迭代過程中的計算量。經(jīng)過仿真實驗與誤差分析，可以看出改進之后的算法在改善圖像質(zhì)量的同時，大大加快了迭代重建的速度。 通過本文的研究，對原有的ART迭代重建算法進行了改進，得到一種成像質(zhì)量更高且重建速度更快的圖像重建算法，也適用不完全投影的情況，來降低輻射劑量、縮短掃描時間、進而潛在的減少病人的運動偽影。
【關(guān)鍵詞】：口腔CT 系統(tǒng)迭代重建算法投影 ARTPOCS 約束
【學位授予單位】：成都理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R816.98;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 課題來源與研究內(nèi)容17-18
• 第2章 CT 成像的基本理論18-34
• 2.1 CT 成像原理18-20
• 2.2 圖像重建的數(shù)學基礎(chǔ)20-25
• 2.2.1 傅里葉變換和卷積20-22
• 2.2.2 2D Radon 變換22-24
• 2.2.3 3D Radon 變換24-25
• 2.3 傅里葉切片定理25-28
• 2.4 濾波反投影算法28-34
• 第3章 口腔 CT 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)介紹34-41
• 3.1 口腔 CT 相關(guān)參數(shù)選擇34-36
• 3.1.1 牙弓曲線參數(shù)的確定34-35
• 3.1.2 C 形臂幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定35-36
• 3.2 口腔 CT 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設計36-39
• 3.2.1 整體結(jié)構(gòu)設計36-38
• 3.2.2 關(guān)鍵器件的選型38-39
• 3.3 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理39-41
• 3.3.1 系統(tǒng)控制39-40
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集和預處理40-41
• 第4章 迭代重建算法研究41-59
• 4.1 圖像與投影方法41-43
• 4.2 3D Shepp-Logan 仿真模體介紹43-47
• 4.2.1 3D Shepp-Logan 模體的參數(shù)設計與編程實現(xiàn)43-46
• 4.2.2 3D Shepp-Logan 模體投影數(shù)據(jù)計算及 Matlab 仿真46-47
• 4.3 ART 算法與影響因素47-59
• 4.3.1 ART 算法原理分析48-50
• 4.3.2 ART 算法重建圖像質(zhì)量的評價標準50-52
• 4.3.3 ART 算法重建結(jié)果影響因素52-59
• 第5章 基于 POCS 約束的 ART 算法及其改進59-69
• 5.1 POCS 約束的原理59-60
• 5.2 基于 POCS 約束的 ART 算法60-65
• 5.2.1 加入 POCS 約束的算法描述60
• 5.2.2 算法的性能分析與仿真60-65
• 5.3 基于 POCS 約束的 ART 算法改進65-69
• 結(jié)論69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻72-76
• 攻讀學位期間取得學術(shù)成果76

【參考文獻】

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  本文關(guān)鍵詞：口腔CT成像的迭代重建算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：341259