發(fā)布時(shí)間：2017-07-28 16:13

  本文關(guān)鍵詞：錐束CT散射校正方法研究

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【摘要】：與其它無(wú)損檢測(cè)方法相比,層析成像技術(shù)(Computed Tomography,CT)有著顯著的優(yōu)勢(shì),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(zhǔn)確分辨出物體的結(jié)構(gòu)信息,因而廣泛應(yīng)用在工業(yè)、醫(yī)療等領(lǐng)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(cè)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(diǎn),CBCT逐漸被應(yīng)用到醫(yī)療成像和非破壞性檢測(cè)類工業(yè)領(lǐng)域。但由于康普頓散射效應(yīng),當(dāng)X射線穿透物體時(shí)會(huì)產(chǎn)生散射光子并被平板探測(cè)器接收,使得重建出的圖像出現(xiàn)嚴(yán)重的偽影,影響重建圖像的質(zhì)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(diǎn)問(wèn)題之一。本論文研究?jī)?nèi)容如下:(1)分析了康普頓散射偽影的產(chǎn)生機(jī)理,通過(guò)物理推導(dǎo)得出散射分布特征。運(yùn)用物理計(jì)算、蒙特卡羅方法模擬以及實(shí)際實(shí)驗(yàn)等手段,初步驗(yàn)證了散射的一些物理特征以及散射和被測(cè)物物理屬性之間的關(guān)系,了解了國(guó)內(nèi)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(chǔ)。(2)通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)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(yùn)用MCNP對(duì)散射校正效果進(jìn)行了深入模擬,并通過(guò)實(shí)際實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證方案在現(xiàn)實(shí)條件下的可行性。第三章方案一對(duì)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(duì)于200kev以下的低能錐束CT系統(tǒng),基于過(guò)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(zhì)量受到嚴(yán)重影響,因而校正方案有待改進(jìn);方案四由于操作步驟簡(jiǎn)單,對(duì)于低能錐束CT散射校正還是比較實(shí)用,但在實(shí)際運(yùn)用時(shí),應(yīng)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(dá)到較理想的效果,且射束能量過(guò)高時(shí)則由于初始射線穿透擋板的原因達(dá)不到散射校正效果;方案五則沒有射線源能量的限制,實(shí)際運(yùn)用范圍較廣。(3)將錐束CT散射分解為交變散射和基礎(chǔ)散射,采用硬軟件相結(jié)合的散射校正方法可以濾除交變散射,根據(jù)散射特性的兩個(gè)事實(shí),通過(guò)數(shù)學(xué)公式預(yù)估基本散射模型,在被測(cè)物體較厚時(shí)進(jìn)一步濾除基本散射分量,實(shí)際運(yùn)用時(shí),對(duì)于低能錐束CT檢測(cè)較薄的被測(cè)物體,BSA和BAG都比較適用;對(duì)于較厚的被測(cè)物體,由于散射量較大,可在上述散射校正的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步選擇合適的校正系數(shù),并運(yùn)用基礎(chǔ)散射預(yù)估模型濾除散射量,以期達(dá)到更好的校正效果。
【關(guān)鍵詞】：錐束CT 散射偽影 BSA BAG 基礎(chǔ)散射校正
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：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(zhì)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(biāo)15-16
• 1.3.3 工業(yè)CT偽影的成因及特點(diǎn)16
• 1.4 CT系統(tǒng)成像物理原理16-18
• 1.5 CT系統(tǒng)成像數(shù)學(xué)原理18
• 1.6 論文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-19
• 2 散射偽影的成因分析及常用方法19-33
• 2.1 產(chǎn)生機(jī)理及特點(diǎn)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(cè)物密度尺寸以及原子序數(shù)的關(guān)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(jié)31-33
• 3 散射校正研究33-58
• 3.1 基于過(guò)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(diǎn)狀校正板的散射校正（BSA）41-48
• 3.4.1 基于點(diǎn)狀校正板實(shí)際CT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)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(jì)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(shí)際CT系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)52-56
• 3.6 本章小結(jié)56-58
• 4 散射分解及基礎(chǔ)散射的抑制與圖像增強(qiáng)58-64
• 4.1 基礎(chǔ)散射的理論估計(jì)58-60
• 4.2 基礎(chǔ)散射校正實(shí)驗(yàn)60-62
• 4.3 圖像增強(qiáng)62
• 4.3.1 灰度變換62
• 4.4 本章小結(jié)62-64
• 5 總結(jié)與展望64-66
• 5.1 全文總結(jié)64-65
• 5.2 后續(xù)工作展望65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-69

【相似文獻(xiàn)】

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1 彭瑜;李瀚e，

本文編號(hào)：584890