面向ICF應(yīng)用的3D成像技術(shù)研究.pdf

1、在慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion，ICF)實驗中，靶丸壓縮的對稱性和均勻性是實現(xiàn)靶丸高效聚爆的前提條件。因此，必須對靶丸的壓縮過程進行觀測以獲得靶丸壓縮對稱性、等離子體流體力學(xué)不穩(wěn)定性和激光輻照均勻性等重要物理信息。但是，傳統(tǒng)的診斷設(shè)備如分幅相機、針孔相機等所拍攝得到的圖像由于是三維靶丸沿某個方向的二維投影，不具備深度信息，只能反映出靶丸的大體輪廓，因而難以對靶丸的壓縮對稱性和均勻性進行精確地診斷。

2、
　　 針對上述問題，本文將醫(yī)學(xué)CT(Computed Tomography)圖像重建領(lǐng)域的經(jīng)典算法應(yīng)用到慣性約束聚變實驗三維圖像重建問題中。文中首先介紹了CT成像的基本原理及幾種常見的重建方法，研究分析了影響圖像重建精度的各種因素;基于SIRT(Simultaneous Iterative Reconstruction Technology)算法，提出了一種新的迭代重建算法(Simulated Annealing Multi-

3、criterion Reconstruction Technique，SAMRT)，并進行仿真實驗;設(shè)計了靶丸的三維重建數(shù)值模型，依據(jù)X射線的傳輸特性及分幅相機的成像原理產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，并應(yīng)用傳統(tǒng)的重建算法和本文所提出的新算法進行重建仿真。
　　 本文的研究工作主要體現(xiàn)在:
　　 (1)針對傳統(tǒng)診斷設(shè)備所存在的局限性，將CT圖像重建算法引入到ICF實驗診斷領(lǐng)域。對幾種不同的CT圖像重建算法在ICF應(yīng)用中的可行性進行了仿真評

4、估，建立了重建性能指標與有關(guān)參數(shù)的定量關(guān)系，提出了迭代算法中各種參數(shù)的有效選取方法;研究分析了影響CT圖像重建精度的各種主要因素，為下一步算法的改進提供理論支持。
　　 (2)在傳統(tǒng)SIRT算法的基礎(chǔ)上，引入模擬退火算法和多目標優(yōu)化思想，對SIRT算法進行改進，提出了一種新的算法—SAMRT算法，并與傳統(tǒng)算法進行仿真對比。
　　 (3)設(shè)計靶丸三維重建模型，根據(jù)ICF實驗X射線傳輸特性及分幅相機的成像原理產(chǎn)生二維投影圖像