X射線(xiàn)成像質(zhì)量預(yù)測(cè)與參數(shù)優(yōu)化研究.pdf

1、X射線(xiàn)成像技術(shù)在醫(yī)學(xué)診斷、無(wú)損檢測(cè)和安全監(jiān)控等領(lǐng)域已得到廣泛的應(yīng)用，因此研究如何提升X射線(xiàn)設(shè)備成像質(zhì)量具有重要的意義。提升成像質(zhì)量最主要依靠改進(jìn)硬件，但在硬件已經(jīng)確定時(shí)如何合理地調(diào)節(jié)其可控參數(shù)使成像質(zhì)量達(dá)到最佳也很重要。本文圍繞如何優(yōu)化調(diào)節(jié)X射線(xiàn)設(shè)備成像器件的物理參數(shù)以提升成像質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了一種提高成像質(zhì)量的新方法。
　　首先，本文通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，給出了X射線(xiàn)成像系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置優(yōu)化提升X射線(xiàn)設(shè)備成像質(zhì)量研究的總體思

2、路，搭建了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，制各了一些密度和厚度不同的X射線(xiàn)探測(cè)樣品，通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)獲取了樣本數(shù)據(jù)并對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，為后續(xù)分析、預(yù)測(cè)建模和優(yōu)化工作創(chuàng)造了條件。
　　其次，由于X射線(xiàn)成像質(zhì)量的影響因素眾多且復(fù)雜，如陽(yáng)極電壓、X射線(xiàn)源焦點(diǎn)尺寸、樣品密度等，本文對(duì)影響X射線(xiàn)成像質(zhì)量的相關(guān)因素進(jìn)行了分析研究。采用層次分析方法，編程計(jì)算各個(gè)因素對(duì)成像質(zhì)量影響程度的權(quán)重并對(duì)其排序，提取出影響X射線(xiàn)成像質(zhì)量的主要影響因素，為之后預(yù)測(cè)模型的建立及其參數(shù)的訓(xùn)

3、練奠定基礎(chǔ)。
　　由于X射線(xiàn)成像質(zhì)量和其影響因素之間的關(guān)系顯然是非線(xiàn)性的，利用傳統(tǒng)的數(shù)學(xué)方法對(duì)X射線(xiàn)成像質(zhì)量預(yù)測(cè)的效果不佳。因此，本文建立了反映成像性能指標(biāo)與主要影響因素之間的三層逆向傳播神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)框架，利用樣本數(shù)據(jù)基于粒子群算法對(duì)其進(jìn)行學(xué)習(xí)與訓(xùn)練，得到X射線(xiàn)設(shè)備成像質(zhì)量的預(yù)測(cè)模型。該模型能夠用來(lái)預(yù)測(cè)多參數(shù)組合對(duì)成像質(zhì)量的影響結(jié)果。經(jīng)實(shí)驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證，成像質(zhì)量的預(yù)測(cè)結(jié)果和實(shí)際結(jié)果相差不大，成像對(duì)比度的預(yù)測(cè)平均誤差為2.0％左右，成像分辨

4、率的預(yù)測(cè)平均誤差為1.8％左右。
　　最后，為了優(yōu)化調(diào)整影響X射線(xiàn)設(shè)備成像質(zhì)量的物理參數(shù)，本文以成像質(zhì)量最優(yōu)為目標(biāo)，以X射線(xiàn)設(shè)備工作條件為約束，以之前所建立的預(yù)測(cè)模型為基礎(chǔ)，建立了優(yōu)化數(shù)學(xué)模型，并采用遺傳優(yōu)化算法對(duì)其進(jìn)行求解，從而實(shí)現(xiàn)成像器件物理參數(shù)的優(yōu)化。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于遺傳優(yōu)化算法得到的結(jié)果和人工優(yōu)化方法得到的成像結(jié)果基本相同，但人工優(yōu)化方法得到該實(shí)驗(yàn)結(jié)果需要進(jìn)行不斷調(diào)整，至少要花半天時(shí)間，而基于遺傳算法的優(yōu)化方法則只需要幾