Micro-CT快速扫描及其降噪方法研究

发布时间：2017-08-13 22:11

  本文关键词：Micro-CT快速扫描及其降噪方法研究

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【摘要】：微型计算机断层成像(Micro-Computed Tomography,Micro-CT)技术因其较高的空间分辨率、无损动物组织、较低的成本,在分子成像领域得到广泛的应用,同时Micro-CT可以为其他成像提供解剖学上的高分辨率结构信息,因此它还可以和正电子发射计算机断层成像技术(Positron Emission Computed Tomography,PET)、单光子发射计算机断层技术(Single Photon Emission Computed Tomography,SPECT)等其他成像技术相融合,组成多模态融合系统。本文致力于构建一个转盘式小动物Micro-CT系统,用于与小动物PET、光学成像进行多模态融合,主要完成了以下几方面的工作:1.搭建了一套转盘式Micro-CT系统。首先提出了系统的设计目标,并对系统的相关性能做了仿真分析,主要包括其极限空间分辨率和采集视野;接着实现了MicroCT硬件系统的搭建,它将作为正在研究中的一套三模态系统的子系统,具有较高的空间分辨率,可调节的视野范围,满足了不同的成像需求;然后开发了一套控制软件用于CT图像采集;最后对其性能做了测试,主要包括X光源的焦斑移动,高对比度空间分辨率,对比度分辨率等相关性能,并通过小鼠实验对该系统的成像性能进行了验证。2.为了降低Micro-CT成像扫描剂量,开发了一种快速扫描的图像采集方法。首先通过理论的推导证实了其可行性,然后给出了详细的方案,完成了整个采集流程的设计,并通过专门的仿体实验验证了该快速扫描方法的成像效果,最后使用快速扫描的方法进行了小鼠的图像采集。3.研究了基于非局部平均的CT成像降噪问题。考虑到快速扫描图像积分时间过低,照射剂量较少,造成图像噪声过大,本文引入了非局部平均降噪算法,并将该算法应用于投影数据,投影数据转换成的正弦图以及三维重建数据,在这三种情况下分析了算法的降噪性能,比较了算法的优劣,最后将该算法应用于快速扫描的CT图像,并取得了较好的降噪效果。
【关键词】：Micro-CT 小动物成像 快速扫描 降噪
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R814.42
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 符号对照表11-12
• 缩略语对照表12-15
• 第一章 绪论15-21
• 1.1 研究背景15
• 1.2 研究意义15-16
• 1.3 国内外研究进展16-19
• 1.3.1 Micro-CT16-17
• 1.3.2 CT图像去噪算法17-19
• 1.4 本文的主要工作及各章安排19-21
• 1.4.1 本文主要工作19
• 1.4.2 各章节安排19-21
• 第二章 Micro-CT成像系统21-39
• 2.1 引言21
• 2.2 Micro-CT成像原理21-22
• 2.3 Micro-CT系统的方案设计与仿真分析22-27
• 2.3.1 Micro-CT系统的设计目标22-24
• 2.3.2 Micro-CT系统仿真分析24-27
• 2.4 Micro-CT系统设计与实现27-31
• 2.4.1 系统总体设计方案27-28
• 2.4.2 Micro-CT硬件组成28-30
• 2.4.3 Micro-CT图像采集软件30-31
• 2.5 Micro-CT性能测定31-37
• 2.5.1 Micro-CT光源焦斑移动测试31-33
• 2.5.2 Micro-CT高对比度空间分辨率测定33-34
• 2.5.3 Micro-CT对比度分辨率测定34-36
• 2.5.4 Micro-CT小鼠扫描实验36-37
• 2.6 本章小结37-39
• 第三章 Micro-CT系统快速扫描方案与设计39-47
• 3.1 引言39
• 3.2 传统的数据采集流程39-40
• 3.3 连续快速扫描方案设计40-43
• 3.3.1 连续快速扫描方案40-41
• 3.3.2 快速扫描关键技术41-42
• 3.3.3 快速扫描具体实现42-43
• 3.4 快速扫描的性能测试43-46
• 3.4.1 快速扫描性能测试实验43-45
• 3.4.2 连续快速扫描小鼠实验45-46
• 3.5 本章小结46-47
• 第四章 基于快速扫描Micro-CT图像的降噪47-59
• 4.1 引言47
• 4.2 非局部均值算法介绍47-49
• 4.3 基于非局部均值的CT图像降噪方法49-52
• 4.3.1 CT图像降噪的三个域49-50
• 4.3.2 搜索框选取50
• 4.3.3 数据预处理50-51
• 4.3.4 平滑参数h的估计51-52
• 4.4 实验结果及分析52-56
• 4.4.1 实验数据52-53
• 4.4.2 实验结果以及分析53-56
• 4.5 快速扫描降噪结果56-57
• 4.6 本章小结57-59
• 第五章 总结与展望59-61
• 5.1 总结59
• 5.2 展望59-61
• 参考文献61-65
• 致谢65-67
• 作者简介67-68

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本文编号：669261