CT系統(tǒng)標(biāo)定與有限角度CT重建方法的研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層成像(Computed Tomography，CT)技術(shù)的出現(xiàn)使得在不破壞被掃描物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，對(duì)物體的結(jié)構(gòu)信息檢測(cè)成為可能。伴隨著醫(yī)學(xué)診療和工業(yè)探傷領(lǐng)域的快速發(fā)展，CT技術(shù)的應(yīng)用越來(lái)越多，同時(shí)也意味著對(duì)CT設(shè)備的精密度要求也越來(lái)越高。當(dāng)實(shí)際的CT成像系統(tǒng)不滿足理想成像關(guān)系時(shí)，即系統(tǒng)中的射線源、探測(cè)器或旋轉(zhuǎn)臺(tái)中任意一個(gè)裝置存在幾何偏差，都會(huì)導(dǎo)致重建過(guò)程中投影地址的計(jì)算出現(xiàn)錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響斷層圖像的重建質(zhì)量，因此對(duì)CT成像系

2、統(tǒng)的幾何參數(shù)進(jìn)行標(biāo)定至關(guān)重要。
　　本文借鑒攝像機(jī)針孔成像模型，提出了一種錐束和螺旋束CT成像系統(tǒng)的幾何標(biāo)定方法，設(shè)計(jì)了帶有對(duì)稱重復(fù)紋理的標(biāo)定模板。首先將探測(cè)器的角度偏差轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)外參數(shù)的旋轉(zhuǎn)矩陣，利用各個(gè)像素在探測(cè)器無(wú)偏角時(shí)標(biāo)定模板的投影圖像與探測(cè)器有偏角時(shí)標(biāo)定模板的投影圖像之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將探測(cè)器的角度偏差求解轉(zhuǎn)化為一定約束下標(biāo)定模板投影圖像的秩最小化問(wèn)題。完成探測(cè)器的角度偏差求解后，再結(jié)合標(biāo)定模板的幾何成像關(guān)系對(duì)CT成像系統(tǒng)

3、的其它幾何參數(shù)（射線源到旋轉(zhuǎn)軸的距離、射線源到探測(cè)器的距離、中心射線的投影坐標(biāo)、升降軸與旋轉(zhuǎn)軸之間的角度偏差）進(jìn)行求解。該方法利用標(biāo)定模板投影圖像的全局特征，具有較高的準(zhǔn)確性，本文進(jìn)行了實(shí)際實(shí)驗(yàn)。
　　隨著CT成像設(shè)備的更新和許多改進(jìn)重建算法的提出，CT技術(shù)取得了快速發(fā)展。工業(yè)CT中的掃描對(duì)象多種多樣，在檢測(cè)被掃描物體的一些實(shí)際應(yīng)用中，出于對(duì)X射線輻射能量水平、檢測(cè)目標(biāo)的幾何結(jié)構(gòu)、探測(cè)器大小、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)空間等情況的考慮，采集的投影數(shù)

4、據(jù)往往不全，因此有限角度CT的高質(zhì)量重建就顯得尤為重要。2006年，壓縮感知理論被提出，該理論指出:自然信號(hào)能夠用遠(yuǎn)低于奈奎斯特采樣率的數(shù)據(jù)進(jìn)行精確恢復(fù)。隨著該理論的出現(xiàn)，許多學(xué)者致力于將壓縮感知理論與有限角度CT重建相結(jié)合，本文在現(xiàn)有基于壓縮感知理論研究有限角度CT重建算法的基礎(chǔ)上，提出基于加權(quán)異向TV與小波正則化項(xiàng)的有限角度CT重建算法，并利用增廣拉格朗日乘子法進(jìn)行求解，該算法充分考慮了待重建圖像的邊緣方向信息和被檢測(cè)物體在小波域的