本文關鍵詞：錐束CT散射校正方法研究

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【摘要】：與其它無損檢測方法相比,層析成像技術(Computed Tomography,CT)有著顯著的優(yōu)勢,它可以從不同角度獲取X射線掃描物體的斷層投影,并重建出的圖像能準確分辨出物體的結構信息,因而廣泛應用在工業(yè)、醫(yī)療等領域。至今,CT的掃描方式已從最初的筆形波束扇形波束發(fā)展到今天的錐束。平板探測器錐束CT(錐束CT,CBCT)具有高空間分辨率和更高的輻射利用率的優(yōu)點,CBCT逐漸被應用到醫(yī)療成像和非破壞性檢測類工業(yè)領域。但由于康普頓散射效應,當X射線穿透物體時會產生散射光子并被平板探測器接收,使得重建出的圖像出現嚴重的偽影,影響重建圖像的質量。因此,錐束CT射線散射校正研究是目前錐束CT研究的熱點問題之一。本論文研究內容如下:(1)分析了康普頓散射偽影的產生機理,通過物理推導得出散射分布特征。運用物理計算、蒙特卡羅方法模擬以及實際實驗等手段,初步驗證了散射的一些物理特征以及散射和被測物物理屬性之間的關系,了解了國內外常見的散射校正方法,為后續(xù)的硬軟件散射校正方法研究奠定了基礎。(2)通過對國內外CT散射校正方法的研究,本文在散射校正方法的研究中選用了五種方案,運用MCNP對散射校正效果進行了深入模擬,并通過實際實驗驗證方案在現實條件下的可行性。第三章方案一對于450kev的中能X射線CT系統(tǒng)散射校正效果較好,大部分散射量被濾除,但是對于200kev以下的低能錐束CT系統(tǒng),基于過濾片的散射校正方案卻難以適用;方案二和方案三是基于條形擋板和扇形擋板的散射校正方案,但由于邊緣偽影的引入使得CT重建圖像的質量受到嚴重影響,因而校正方案有待改進;方案四由于操作步驟簡單,對于低能錐束CT散射校正還是比較實用,但在實際運用時,應在鉛柱校正板規(guī)格和校正板新引入的散射量之間做出合理的取舍才能達到較理想的效果,且射束能量過高時則由于初始射線穿透擋板的原因達不到散射校正效果;方案五則沒有射線源能量的限制,實際運用范圍較廣。(3)將錐束CT散射分解為交變散射和基礎散射,采用硬軟件相結合的散射校正方法可以濾除交變散射,根據散射特性的兩個事實,通過數學公式預估基本散射模型,在被測物體較厚時進一步濾除基本散射分量,實際運用時,對于低能錐束CT檢測較薄的被測物體,BSA和BAG都比較適用;對于較厚的被測物體,由于散射量較大,可在上述散射校正的基礎上,進一步選擇合適的校正系數,并運用基礎散射預估模型濾除散射量,以期達到更好的校正效果。
【關鍵詞】：錐束CT 散射偽影 BSA BAG 基礎散射校正
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R814
【目錄】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 緒論8-19
• 1.1 課題的研究背景及意義8-9
• 1.2 X射線與物質的相互作用9-10
• 1.3 成像系統(tǒng)掃描方式的發(fā)展10-16
• 1.3.1 X射線工業(yè)CT系統(tǒng)的組成13-15
• 1.3.2 工業(yè)CT圖像的性能指標15-16
• 1.3.3 工業(yè)CT偽影的成因及特點16
• 1.4 CT系統(tǒng)成像物理原理16-18
• 1.5 CT系統(tǒng)成像數學原理18
• 1.6 論文的研究內容及結構安排18-19
• 2 散射偽影的成因分析及常用方法19-33
• 2.1 產生機理及特點19-29
• 2.1.1 蒙特卡羅介紹21-23
• 2.1.2 散射的蒙特卡羅MCNP模擬23-26
• 2.1.3 CT散射與被測物密度尺寸以及原子序數的關系26-29
• 2.2 常用的散射校正方法29-31
• 2.2.1 散射的硬件校正29
• 2.2.2 散射的軟件校正29-31
• 2.2.3 軟硬件散射校正31
• 2.3 本章小結31-33
• 3 散射校正研究33-58
• 3.1 基于過濾片的散射校正33-36
• 3.2 基于條狀校正板的散射校正36-39
• 3.3 基于扇形校正板的散射校正39-41
• 3.4 基于點狀校正板的散射校正（BSA）41-48
• 3.4.1 基于點狀校正板實際CT系統(tǒng)實驗43-48
• 3.5 基于濾波板加金屬小球陣列的散射校正方法（BAG）48-56
• 3.5.1 基于BAG校正板的校正流程48-49
• 3.5.2 金屬小球投影中心位置計算49
• 3.5.3 基于BAG散射校正方法的理論研究49-50
• 3.5.4 基于BAG散射校正的MCNP仿真50-52
• 3.5.5 基于BAG散射校正的實際CT系統(tǒng)實驗52-56
• 3.6 本章小結56-58
• 4 散射分解及基礎散射的抑制與圖像增強58-64
• 4.1 基礎散射的理論估計58-60
• 4.2 基礎散射校正實驗60-62
• 4.3 圖像增強62
• 4.3.1 灰度變換62
• 4.4 本章小結62-64
• 5 總結與展望64-66
• 5.1 全文總結64-65
• 5.2 后續(xù)工作展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻67-69

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1 彭瑜;李瀚e，

本文編號：584890