CT圖像重建的快速迭代算法研究與分析.pdf

1、CT(Computerized Tomography)即計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)，由多個(gè)觀測(cè)角度獲得的有關(guān)目標(biāo)的一系列投影數(shù)據(jù)，通過(guò)圖像重建技術(shù)來(lái)取得目標(biāo)的斷層圖像。迭代重建算法(如代數(shù)重建技術(shù)和期望最大值算法)由于它的簡(jiǎn)單、有效和可執(zhí)行性，已成為CT重建中最基本的算法。然而，迭代重建算法卻有重建速度慢、收斂性欠佳等缺點(diǎn)，這在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)限制了其在醫(yī)學(xué)和工業(yè)領(lǐng)域的發(fā)展。因此，提高迭代算法的重建速度一直是CT圖像重建領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

2、針對(duì)迭代算法重建速度慢涉及的問(wèn)題，如代數(shù)迭代過(guò)程建立在對(duì)投影數(shù)據(jù)的不斷修正上，需要較大的迭代次數(shù)才能得到較好的收斂性：相鄰?fù)队皰呙韫馐┻^(guò)同一像素格子時(shí)，其圖像將會(huì)存在一定的模糊性等等，本文作了詳細(xì)分析，并提出改進(jìn)方案。 為了加速迭代重建，本文以投影數(shù)據(jù)為研究對(duì)象，將加權(quán)距離正交排序法引入到迭代重建中。該方法從投影序列的選擇次序?qū)χ亟ㄋ俣燃熬鹊闹匾绊懗霭l(fā)，通過(guò)改變投影數(shù)據(jù)的訪問(wèn)方式對(duì)ART進(jìn)行了改進(jìn)。將360°方向上均勻獲取

3、的投影數(shù)據(jù)分成若干組，使每一組內(nèi)前后分布的投影彼此正交，同時(shí)相鄰組之間的投影盡可能均勻分布。通過(guò)利用前后正交投影角度下射線經(jīng)過(guò)像素的信息關(guān)系，有效地加快了圖像的重建速度，并很大程度上提高了重建圖像的質(zhì)量。 本文還對(duì)OSEM(Order Subsets Expectation Maximization)算法在不同子集水平下的迭代重建以及在不同迭代次數(shù)和時(shí)間下，子集數(shù)和噪聲投影數(shù)據(jù)對(duì)重建圖像收斂速度的影響等進(jìn)行了分析并認(rèn)為：含噪投影