基于多谱投影分离的X射线多谱CT成像与组分表征方法
发布时间：2021-04-27 23:41
X射线多谱CT是抑制X射线多谱硬化伪影,提升CT图像对比度的有效方法,在新材料、新药物、微纳器件等领域具有重要意义。现有多谱CT主要是基于迭代重建算法模型,耦合X射线多谱成像的物理先验约束,构建多谱投影观测模型,设计迭代优化求解算法实现。但是此类算法假设条件较多、模型复杂、各优化项的参数不确定,实际应用难度较大,工程应用性不强。鉴于此,通过多能投影序列分离获取窄谱投影的投影域分解工作逐渐被重视。投影域分解可直接得到窄谱特性较好的投影数据,再通过传统CT重建算法可得到灰度一致性较好的CT图像,有效降低了CT重建算法的设计难度,为多谱CT成像提供了一种新的途径。因此,论文在研究现有的投影域分解方法的基础上,以提升CT图像对比度和满足组分区分与表征为目标,研究基于多谱投影分离的X射线多谱CT成像与组分表征方法。论文在研究X射线多谱CT成像原理的基础上,针对现有的基于多能量投影序列盲分离模型的无能量约束问题,引入基效应分解,将分离模型中的衰减系数按光电效应和康普顿效应分解为能量项和材料项,建立了基于基效应分解的多谱投影序列盲分离模型。同时,根据射线成像的多谱特性,耦合残差非负性约束条件,推导了...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 基于能谱CT重建的X射线多谱CT成像
1.2.2 基于能谱滤波分离的X射线多谱CT成像
1.2.3 基于光子计数探测器的X射线多谱CT成像
1.2.4 基于多谱投影分离的X射线多谱CT成像
1.3 论文研究内容及安排
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文结构安排
2 多谱CT成像与连续谱X射线投影分离的理论分析
2.1 X射线多谱CT成像
2.1.1 X射线产生
2.1.2 多谱X射线投影
2.1.3 传统X射线CT重建算法
2.1.4 多谱射线CT重建成像
2.2 基于光子计数探测器的多谱CT成像
2.2.1 光子计数探测器成像原理
2.2.2 光子计数探测器成像噪声分析
2.2.3 能谱CT重建算法
2.2.4 实验对比分析
2.3 基于投影盲分离的多谱CT成像
2.3.1 投影分离的可实现性分析
2.3.2 X射线投影序列盲源分离算法
2.4 能谱约束的投影序列盲分离的可行性分析
2.5 本章小结
3 基于基效应分解的多能量投影序列盲分离算法
3.1 多能量投影序列盲分离模型分析
3.2 基于基效应分解的多能量投影序列盲分离模型
3.2.1 基效应分解
3.2.2 基于基效应分解的盲分离模型
3.3 模型求解
3.3.1 算法推导
3.3.2 初始值选择
3.3.3 算法流程图
3.4 实验验证与分析
3.4.1 仿真实验
3.4.2 实际模体实验
3.5 本章小结
4 基于多能段扫描的多谱投影分离重建算法
4.1 分能段CT扫描成像
4.2 多能段扫描下投影分解可行性分析
4.3 基于多能段扫描的投影分解模型
4.4 模型求解
4.4.1 求解算法推导
4.4.2 初始值选择
4.4.3 算法流程图
4.5 实验验证与分析
4.5.1 仿真实验
4.5.2 实际实验
4.6 本章小结
5基于多谱CT图像序列的材料组分的表征
5.1 CT图像与材料组分的关联分析
5.2 基于双能CT图像域分解的材料组分分解
5.2.1 双能CT图像重建原理
5.2.2 基于图像域的双能CT图像分解方法
5.3 基于多谱CT图像序列的材料组分识别
5.3.1 基于多谱CT图像序列组分表征模型
5.3.2 基于多能CT序列的组分识别
5.4 实验验证与分析
5.4.1 两组分识别实验
5.4.2 多组分识别实验
5.4.3 含能材料的验证实验
5.5 本章小结
6 结论
6.1 论文工作总结
6.2 论文创新点
6.3 存在的问题及以后的工作展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3164365
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：124 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
abstract
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 基于能谱CT重建的X射线多谱CT成像
1.2.2 基于能谱滤波分离的X射线多谱CT成像
1.2.3 基于光子计数探测器的X射线多谱CT成像
1.2.4 基于多谱投影分离的X射线多谱CT成像
1.3 论文研究内容及安排
1.3.1 主要研究内容
1.3.2 论文结构安排
2 多谱CT成像与连续谱X射线投影分离的理论分析
2.1 X射线多谱CT成像
2.1.1 X射线产生
2.1.2 多谱X射线投影
2.1.3 传统X射线CT重建算法
2.1.4 多谱射线CT重建成像
2.2 基于光子计数探测器的多谱CT成像
2.2.1 光子计数探测器成像原理
2.2.2 光子计数探测器成像噪声分析
2.2.3 能谱CT重建算法
2.2.4 实验对比分析
2.3 基于投影盲分离的多谱CT成像
2.3.1 投影分离的可实现性分析
2.3.2 X射线投影序列盲源分离算法
2.4 能谱约束的投影序列盲分离的可行性分析
2.5 本章小结
3 基于基效应分解的多能量投影序列盲分离算法
3.1 多能量投影序列盲分离模型分析
3.2 基于基效应分解的多能量投影序列盲分离模型
3.2.1 基效应分解
3.2.2 基于基效应分解的盲分离模型
3.3 模型求解
3.3.1 算法推导
3.3.2 初始值选择
3.3.3 算法流程图
3.4 实验验证与分析
3.4.1 仿真实验
3.4.2 实际模体实验
3.5 本章小结
4 基于多能段扫描的多谱投影分离重建算法
4.1 分能段CT扫描成像
4.2 多能段扫描下投影分解可行性分析
4.3 基于多能段扫描的投影分解模型
4.4 模型求解
4.4.1 求解算法推导
4.4.2 初始值选择
4.4.3 算法流程图
4.5 实验验证与分析
4.5.1 仿真实验
4.5.2 实际实验
4.6 本章小结
5基于多谱CT图像序列的材料组分的表征
5.1 CT图像与材料组分的关联分析
5.2 基于双能CT图像域分解的材料组分分解
5.2.1 双能CT图像重建原理
5.2.2 基于图像域的双能CT图像分解方法
5.3 基于多谱CT图像序列的材料组分识别
5.3.1 基于多谱CT图像序列组分表征模型
5.3.2 基于多能CT序列的组分识别
5.4 实验验证与分析
5.4.1 两组分识别实验
5.4.2 多组分识别实验
5.4.3 含能材料的验证实验
5.5 本章小结
6 结论
6.1 论文工作总结
6.2 论文创新点
6.3 存在的问题及以后的工作展望
参考文献
攻读博士期间发表的论文及所取得的研究成果
致谢
本文编号：3164365
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