稀疏投影角度下的CT迭代图像重建算法应用研究

发布时间：2016-12-17 23:04

  本文关键词：稀疏投影角度下的CT迭代图像重建算法应用研究，，由笔耕文化传播整理发布。

《山东大学》 2015年

稀疏投影角度下的CT迭代图像重建算法应用研究

司凯  

【摘要】：CT (Computerized Tomography)成像技术是主要用于直观、准确地显示物体内部构造的计算机断层成像技术,它结合了数学、物理学、计算机科学、电子技术等学科,至今已广泛应用于医学诊断、工业无损检测和材料学等领域,特别是在临床医学领域它已成为不可或缺的医学影像技术之一。随着CT设备的广泛应用,X射线辐射问题也随之凸显,于是越来越多的学者开始关注如何在低X射线辐射剂量下重建满足临床应用需求的CT图像。所以对由低X射线辐射剂量得到的稀疏角度投影数据进行CT图像重建的研究,即在稀疏角度投影数据下重建CT图像,无论在学术理论方面还是在临床应用方面都具有重要的意义。现有的CT图像重建算法主要有解析类重建算法和迭代类重建算法。对于完整的投影数据,使用解析类重建算法可以快速地得到高质量重建图像；但是对于稀疏角度的投影数据,解析类重建算法重建的图像将带有大量的伪影,严重影响被测物体正常组织结构的观察。然而,使用迭代类重建算法处理稀疏角度投影数据,则可得到较高质量的CT重建图像,即迭代类重建算法更适合于稀疏角度投影数据的CT图像重建。此外,压缩感知理论指出,可以使用远低于奈奎斯特抽样频率的抽样数据重构出精确的原始信号。以上的迭代类重建算法和压缩感知理论都为稀疏角度投影数据的CT图像重建方法思路提供了理论基础。本课题在压缩感知理论的框架下,提出了一种针对稀疏角度投影数据的CT迭代图像重建算法,记做RR-L1 (Rough Reconstruction with L1-norm optimization)算法。对于稀疏角度投影数据的CT图像重建,即求解不适定性的线性方程组问题,RR-L1算法将其转化为有约束的目标函数最优化问题,并使用迭代类图像重建思想进行求解。由于RR-L1算法采用全变差目标函数,其图像平滑效应(TV-induced Smoothing)会严重降低重建图像的空间分辨率和对比度,这使得该算法的实际应用效果大打折扣。针对此,本课题进一步改造了RR-L1算法的目标函数,并采用模拟退火寻优方法来完成最优化计算。另外,双能CT使用两种不同能量的X射线对被测物体进行扫描,可以重建出物质的有效原子序数和电子密度分布图像,实现物质区分。双能CT成像也存在X射线辐射问题,但如何在双能CT中有效地降低X射线辐射剂量且重建出高质量图像的研究尚不多见,因此本课题结合RR-L1算法提出了两种易于实现、物理意义明确的思路,并通过实验来验证两种思路的可行性和有效性。对于常规CT和双能CT的稀疏角度投影数据图像重建的问题,本课题做了大量的仿真和真实数据实验。实验结果表明,本课题的RR-L1算法可以使用稀疏角度投影数据重建出高质量的CT图像。这为常规CT和双能CT如何有效降低X射线辐射剂量问题提供了一个有益的解决办法和技术思路。

【关键词】：
【学位授予单位】：山东大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R814.42;TP391.41
【目录】：

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1 司凯;孙丰荣;宋尚玲;秦峰;;基于折射角的稀疏投影角度相衬CT图像重建[J];计算机工程;2015年03期

2 石明国;张振荣;尤志军;郑敏文;;CT成像技术的发展[J];中国医学装备;2007年04期

【共引文献】

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1 战丽波;秦东京;邢学玲;;双源CT的基本原理及特性[J];放射学实践;2008年06期

2 董敏辉;张海平;宋吉锐;;CT影像学观测在体育运动员肌形态学研究中的应用[J];解剖学研究;2007年06期

3 赵冬青;马怿民;王志忠;付建军;梁万琴;杜凡;;眼动脉CTA单能量图像keV值的优化及与混合能量图像的比较[J];放射学实践;2015年05期

4 林平春;;对CT图像的特点及质量的认识[J];中外医疗;2010年02期

5 郑玲;顾海峰;杨刚;李林;周长圣;张龙江;卢光明;;双源CT成像技术及其临床应用的新进展[J];医学研究生学报;2008年04期

6 邓少兵;赵振国;陈康;梁文琪;宣达;梁杏;;32层螺旋CT不同层厚扫描方式对冠状动脉成像质量的影响[J];临床放射学杂志;2009年07期

7 徐志荣;徐汀;朱弋;杨舒波;陈敏;;检修CT的风险管理及安全准则探讨[J];医疗装备;2012年06期

8 石明国;杨勇;郑敏文;尤志军;张劲松;彭勇;;新CT新技术——“后64排CT”的发展方向[J];医疗卫生装备;2010年01期

9 徐志荣;徐汀;王振洲;吴新社;张良才;;CT能谱成像新技术及应用[J];中国医学装备;2011年01期

10 王效刚;相法伟;季乐新;;双源64层螺旋CT在诊断下肢动脉栓塞中的应用[J];中国医学装备;2011年08期

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1 李宁;基于可调谐激光吸收光谱技术的气体在线检测及二维分布重建研究[D];浙江大学;2008年

2 徐艳蕾;基于顺序形态学理论的医学CT图像三维重建方法的研究[D];吉林大学;2009年

3 付崇建;下颌和颞下颌关节运动影像和运动轨迹的建立及临床初步应用[D];中国人民解放军军医进修学院;2012年

4 付崇建;下颌和颞下颌关节运动影像和运动轨迹的建立及临床初步应用[D];中国人民解放军医学院;2011年

5 谭海涛;数字医学技术辅助足趾移植再造拇手指的研究[D];广西医科大学;2014年

6 雷耀虎;大视场X射线微分干涉相衬成像核心器件与系统研究[D];天津大学;2014年

【二级参考文献】

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1 李镜;刘文杰;朱佩平;孙怡;;基于光栅相衬成像的扇束螺旋CT重建算法[J];光学学报;2010年02期

2 李镜;孙怡;;基于L_1范数的微分相位衬度CT稀疏角度重建算法[J];光学学报;2012年03期

3 秦峰;孙丰荣;宋尚玲;张新萍;李新彩;;基于压缩感知的微分相衬CT迭代图像重建[J];计算机应用;2013年06期

4 王振天;张丽;黄志峰;康克军;陈志强;方侨光;朱佩平;;An ART iterative reconstruction algorithm for computed tomography of diffraction enhanced imaging[J];中国物理C;2009年11期

5 张凯;朱佩平;黄万霞;袁清习;刘力;袁斌;王寯越;舒航;陈博;刘宜晋;李恩荣;刘小松;吴自玉;;代数迭代重建算法在折射衬度CT中的应用[J];物理学报;2008年06期

6 陈建文,高鸿奕,李儒新,干慧菁,朱化凤,谢红兰,徐至展;X射线相衬成像[J];物理学进展;2005年02期

7 李涛涛;李华;刁麓弘;;复杂物体的X射线相衬成像三维仿真[J];系统仿真学报;2009年01期

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1 曹华;曹家义;;320排动态容积CT颅内动脉瘤图像重建算法进展和评估[J];CT理论与应用研究;2014年02期

2 古宇飞;闫镔;李磊;韩玉;;康普顿散射成像图像重建算法综述[J];CT理论与应用研究;2013年03期

3 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国介入影像与治疗学;2013年11期

4 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国医学影像技术;2013年10期

5 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国医学影像技术;2013年11期

6 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国医学影像技术;2013年12期

7 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国介入影像与治疗学;2013年12期

8 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国医学影像技术;2014年01期

9 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国医学影像技术;2014年03期

10 ;“光子杯”CT新技术征文通知[J];中国介入影像与治疗学;2014年02期

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1 周小林;刘大虎;贠明凯;刘双全;曹学香;王海鹏;;基于压缩感知理论的图像重建算法研究[A];第十三届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2013年

2 张全虎;杨道军;王冬;张虎;何彬;;几种层析γ扫描透射图像重建算法的研究[A];第四届中国核学会省市区“三核”论坛论文集[C];2007年

3 张朋;赵星;张慧滔;陈明;邹晶;杨涛;金智勇;;首都师范大学检测成像实验室CT研究进展[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年

4 何敏;许晓彦;;EMT逆问题与图像重建算法研究[A];第六届全国信息获取与处理学术会议论文集（2）[C];2008年

5 邓娟;王妍;任超世;;EIT图像重建算法的一些新进展[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（下册）[C];2007年

6 王本;王革;;锥形束CT的图像重建算法[A];新世纪 新机遇 新挑战——知识创新和高新技术产业发展（上册）[C];2001年

7 陈志强;曾凯;张丽;邢宇翔;;三维锥束扫描CT成像图像重建算法新进展[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年

8 刘丰林;张平;先武;;工业CT理论与实践[A];西南地区第七次无损检测学术交流会论文集[C];2000年

9 孙雪楠;梁学章;刘播;;基于Hakopian插值的快速图像重建算法[A];几何设计与计算的新进展[C];2005年

10 徐海明;缪泓;;基于POCS的微尺度图像重建算法关键技术研究[A];第十二届全国实验力学学术会议论文摘要集[C];2009年

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1 朱学明;电容层析成像技术的图像重建算法研究[D];天津大学;2004年

2 颜建华;正电子发射断层图像重建算法研究[D];华中科技大学;2007年

3 杨宏成;基于压缩传感理论的锥束CT断层图像重建算法研究[D];中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所);2014年

4 肖理庆;电阻层析成像有限元模型优化与图像重建算法研究[D];天津大学;2014年

5 张立峰;电学层析成像激励测量模式及图像重建算法研究[D];天津大学;2010年

6 乔志伟;高速高精度解析式图像重建算法研究[D];北京交通大学;2011年

7 薛倩;基于γ-CT/ECT的多相管流可视化测量[D];天津大学;2012年

8 王琦;基于压缩传感的ECT/CT双模多相流成像研究[D];天津大学;2012年

9 康慧;基于X-ray图像重建算法研究及在集成电路领域的应用[D];华南理工大学;2013年

10 高欣;新型迭代图像重建算法的理论研究和实现[D];浙江大学;2004年

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1 司凯;稀疏投影角度下的CT迭代图像重建算法应用研究[D];山东大学;2015年

2 王若帆;基于非均匀参考场的电阻抗图像重建算法研究[D];上海交通大学;2015年

3 王静;基于聚类的图像重建算法及应用[D];天津大学;2009年

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5 刘延东;卡尔曼滤波在电磁层析成像图像重建算法中的应用[D];辽宁大学;2013年

6 李大成;关于图像重建算法的研究[D];宁波大学;2011年

7 李化欣;单目标优化图像重建算法的研究[D];中北大学;2006年

8 何泳成;电学层析成像图像重建算法研究及软件系统设计[D];天津大学;2010年

9 周光磊;电阻抗成像技术图像重建算法研究[D];天津大学;2010年

10 王尚礼;压缩感知图像重建算法研究[D];西安电子科技大学;2012年

  本文关键词：稀疏投影角度下的CT迭代图像重建算法应用研究，由笔耕文化传播整理发布。

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