代數(shù)重建算法的改進與應用研究.pdf

1、計算機斷層成像術(shù)(Computerized Tomography,CT)是20世紀無損檢測技術(shù)發(fā)展的最重要成果。作為CT技術(shù)的基本算法，代數(shù)重建算法(AlgebraicReconstruction Technique, ART)相較于濾波反投影算法(Filter Back Projection,FBP),有原理簡單、抗噪能力強和無需完全投影數(shù)據(jù)即可有效成像的優(yōu)勢。特別是在工業(yè)無損檢測(Indual Computerized Tomog

2、raphy，ICT)中，從幾毫米厚的金屬片到結(jié)構(gòu)復雜的巨型發(fā)動機，一方面要求成像保持高空間分辨率，另一方面要求探測過程保持較低難度和成本。ART的成像特性比較符合以上特點。但是傳統(tǒng)ART算法運算量、存儲量大，重建速度緩慢以及無法用硬件實現(xiàn)的缺點，限制了其在工業(yè)、醫(yī)學等應用領域的發(fā)展。 非接觸式燃燒火焰溫度場測量是ART算法應用的一個新領域。這個燃燒學關(guān)鍵技術(shù)在應用領域特別是對電廠等擁有大型燃煤鍋爐的單位有著重要意義。該技術(shù)主要利

3、用工業(yè)電荷藕合器件(Charge Coupled Devices,CCD)輔以數(shù)字圖像處理系統(tǒng)，通過CCD獲取的火焰圖像重建出三維溫度場切片，與CT具有相同的原理。 本文的研究內(nèi)容主嬰分為以下兩點: (一)通過討論影響ART算法重建速度和重建質(zhì)量的主要因素，針對重建過程中投影系數(shù)計算消耗絕大部分重建時間的特點，提出一種快速計算投影系數(shù)的方法。該方法由射線出發(fā)，根據(jù)射線與網(wǎng)格相交的不同情況，分類快速求解投影系數(shù)。同時利用平

4、行射束下射線的相關(guān)性與對稱性，避免大量重復計算，縮短計算時間。文中選用了多個仿真實驗進行驗證。 (二)在應用ART算法進行非接觸式溫度場測量的研究中，首先分析燃煤鍋爐內(nèi)輻射傳遞模型并將其適當簡化為線性模型，進而提出在輻射投影線對稱結(jié)構(gòu)下簡化投影系數(shù)計算并調(diào)整投影序列迭代順序以加速ART算法。進一步的，在計算中采用上文改進ART算法重建截面溫度場。通過仿真試驗證明其有效及加速性。 仿真試驗結(jié)果是由Matlab環(huán)境下得到經(jīng)過