基于BM3D算法和渐进式投影的CT图像重建

发布时间：2017-06-05 19:03

  本文关键词：基于BM3D算法和渐进式投影的CT图像重建，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：计算机断层成像技术(CT)作为重要的医疗诊断工具在临床医学中得到了广泛的应用,它能够在不同角度获得X射线穿过物体产生的投影数据,利用相应的重建算法重建出身体某一部位的断层图像。然而在实际应用中由于辐射剂量或者病人状态的限制,不能获得完整角度的投影,在这种稀疏角度或者有限角度下的重建图像存在严重的伪影和噪声。本文主要研究了在不完全投影数据下如何恢复较高质量的断层图像。 压缩感知理论的快速发展和应用,为解决CT领域这种由稀疏采样数据恢复原始信号问题提供了新的解决思路。压缩感知理论认为,如果一个原始信号能够在某种基上进行稀疏表示,那么这个信号就能用远低于奈奎斯特采样率的采样数据进行恢复。本文通过研究三维块匹配滤波器(BM3D)对于CT图像的作用,提出了一种基于BM3D和代数迭代方法的重建算法,通过实验表明该方法能够在不完全投影数据下有效地恢复CT断层图像,与全变差最小化方法相比有更好的重建质量。通过在更少的投影角度下进一步研究这种BM3D方法与全变差最小化方法各自的优势,提出了一种BM3D方法与全变差最小化方法相结合的迭代重建方法,实验表明这种方法能够获得更好的重建效果。 通过对CT图像重建领域的测量矩阵的研究,本文提出了一种渐进式选择投影重建方法。这种方法首先对物体进行少量的投影,粗略的重建出一个断层图像,然后根据这个图像的结构信息有目的地进行投影选择,更新断层图像后继续主导下一步的投影选择,最后使得重建图像收敛到最优解。这种射线选择方法为如何在投影角度下选择更少的射线进行重建提供了一种选择方案,实验表明这种方法相比其他投影选择方式在重建效果上有所提高。 最后,本文对文章的核心内容进行了总结,并对CT重建方法进行了展望。
【关键词】：CT 压缩感知 BM3D 投影选择
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R197.39;TP391.41
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目录7-9
• 1 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景和意义9-11
• 1.2 不完全投影数据图象重建研究现状11-12
• 1.3 本文的主要工作和章节安排12-14
• 2 计算机断层成像技术的基本原理与重建方法14-26
• 2.1 CT成像物理基础14
• 2.2 CT图像重建数学基础14-19
• 2.2.1 滤波反投影重建算法16-17
• 2.2.2 代数迭代重建算法17-19
• 2.3 压缩感知理论19-21
• 2.3.1 稀疏表示19-20
• 2.3.2 观测矩阵20
• 2.3.3 重构算法20-21
• 2.4 基于全变差最小化的CT图像重建算法21-25
• 2.4.1 全变差最小化算法描述21-23
• 2.4.2 实验结果对比23-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 BM3D滤波器在CT图像重建中的应用26-43
• 3.1 BM3D滤波器原理26-28
• 3.2 基于BM3D和ART的重建算法28-37
• 3.2.1 算法描述28-30
• 3.2.2 实验与分析30-37
• 3.3 BM3D滤波器与TV最小化相结合的迭代重建算法37-41
• 3.3.1 算法的提出37-38
• 3.3.2 实验结果与分析38-41
• 3.4 本章小结41-43
• 4 渐进式选择投影重建方法43-53
• 4.1 CT中的测量矩阵43
• 4.2 模型与方法43-46
• 4.2.1 投影角度的选择44-45
• 4.2.2 图像的边缘提取45
• 4.2.3 射线的选取45-46
• 4.3 实验与分析46-52
• 4.4 本章小结52-53
• 5 结论与展望53-55
• 5.1 结论53
• 5.2 工作展望53-55
• 参考文献55-58
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
• 致谢59-60

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 张顺利;张定华;王凯;黄魁东;李卫斌;;一种基于ART算法的快速图像重建技术[J];核电子学与探测技术;2007年03期

2 张顺利;ART算法几种重建模型的研究和比较[J];航空计算技术;2005年02期

  本文关键词：基于BM3D算法和渐进式投影的CT图像重建，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：424388