超有限角度CT采样条件及图像重建算法研究

发布时间：2022-07-16 19:16

　　计算机断层成像（Computed Tomography,CT）技术以其无损、快速、透视的特点,广泛应用于医学、工业、安检、国防军工等领域。CT图像重建利用不同角度下穿透物体的X射线投影数据生成物体内部结构图像,是CT成像系统的核心技术之一。然而,在很多实际应用中,由于受到射线辐射剂量、系统扫描几何限制等因素的约束,成像系统只能在小于180度的范围内采集投影数据,而连续角度范围的数据缺失会导致求解存在奇异性,即有限角度（Limited Angles or Limited Views）问题,已成为CT成像技术的研究热点与难点。本文针对采样角度范围小于90度的超有限角度（Ultra-limited Angles）重建问题,围绕精确重建采样条件分析、缺失角度投影数据补全、基于补全投影的图像重建三方面问题展开研究,主要研究成果如下:1.提出了基于交替方向乘子法（Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM）的采样条件分析算法。针对现有有限角度精确重建采样条件分析中的计算瓶颈问题,本文将有限角度总变分（Total Variation,TV）最小化... 

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 课题背景与研究意义
    1.2 超有限角度重建问题
    1.3 国内外研究现状
        1.3.1 有限角度CT精确重建采样条件分析
        1.3.2 基于稀疏优化的有限角度CT重建算法
        1.3.3 基于深度学习的有限角度CT重建方法
    1.4 课题研究内容与论文结构安排
第二章 有限角度CT精确重建采样条件求解算法研究
    2.1 CT成像模型
    2.2 针对精确重建采样条件分析的交替方向最小化求解算法
        2.2.1 基于解唯一性充要条件的精确重建采样条件分析方法
        2.2.2 l_1最小化重建模型的转换
        2.2.3 基于ADMM的高效求解算法设计
    2.3 实验结果与分析
        2.3.1 算法对比实验
        2.3.2 256×256规模体模的精确重建采样条件分析实验
    2.4 本章小结
第三章 基于生成对抗网络的超有限角度CT投影补全方法
    3.1 投影数据分析
    3.2 基于生成对抗网络的超有限角度CT投影补全方法
        3.2.1 基于CGAN框架的SI-GAN网络
        3.2.2 SI-GAN网络模块设计
    3.3 实验设计
        3.3.1 实验数据和网络训练配置
        3.3.2 评价指标与对比算法
    3.4 实验结果
        3.4.1 算法参数设定
        3.4.2 仿真数据实验
        3.4.3 实际数据验证
    3.5 本章小结
第四章 基于补全投影的联合正则化超有限角度CT重建算法
    4.1 基于补全投影的联合正则化重建模型
    4.2 基于图像块匹配和TV最小化的(BMTV)双域联合正则化重建算法
        4.2.1 图像块匹配稀疏变换模型
        4.2.2 基于图像块匹配和TV最小化的双域联合正则化模型
        4.2.3 算法实现及分析
    4.3 实验结果及分析
        4.3.1仿真数据实验
        4.3.2 实际数据验证
    4.4 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
致谢
参考文献
附录
作者简历


【参考文献】：
期刊论文
[1]角度受限下稀疏投影数据的改进粒子群优化随机CT重建[J]. 高红霞,罗澜,骆英浩,陈展鸿,马鸽.  光学学报. 2018(01)
[2]基于稀疏优化的计算机断层成像图像不完全角度重建综述[J]. 王林元,刘宏奎,李磊,闫镔,张瀚铭,蔡爱龙,陈建林,胡国恩.  物理学报. 2014(20)
[3]Image reconstruction based on total-variation minimization and alternating direction method in linear scan computed tomography[J]. 张瀚铭,王林元,闫镔,李磊,席晓琦,陆利忠.  Chinese Physics B. 2013(07)
[4]X线CT研究与发展之展望[J]. 王革,俞恒永,勃鲁努·德·曼,庄天戈,赵俊.  中国医疗器械杂志. 2008(03)
[5]有限角度CT图像重建算法综述[J]. 高河伟,张丽,陈志强,程建平.  CT理论与应用研究. 2006(01)

博士论文
[1]CT不完全数据重建算法研究[D]. 张瀚铭.解放军信息工程大学 2017
[2]X线CT不完备投影数据统计重建研究[D]. 许琼.西安交通大学 2012

硕士论文
[1]基于碳纳米管射线源的静态数字乳腺成像系统优化设计[D]. 李琼.武汉理工大学 2018
[2]C型臂X光机上位机控制软件设计及三维重建算法研究[D]. 罗健铭.武汉理工大学 2017
[3]数字乳腺层析成像投影数据优化及校正技术研究[D]. 张忻宇.南方医科大学 2017
[4]有限角度CT采样条件分析及稀疏优化重建算法研究[D]. 张文昆.解放军信息工程大学 2017
[5]直线扫描轨迹有限角度CT重建算法研究[D]. 蔡爱龙.解放军信息工程大学 2014
[6]CT图像三维重建的研究与实现[D]. 卢朝峰.复旦大学 2013
[7]直线轨迹CT重建算法研究[D]. 张瀚铭.解放军信息工程大学 2013



本文编号：3663120