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《大连理工大学》 2007年
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基于光栅成像的锥束相位CT

陈欣  
【摘要】: X射线相位衬度成像对弱吸收物质有着独有的高密度分辨率,在医学、生物学、以及材料学上显示出良好的应用前景。但是其中的干涉成像法、衍射增强成像法和同轴成像法具有特殊的成像原理和结构,需要相干或单色光源才可成像,且成像视野范围过小,难以被广泛应用。近年来光栅成像的出现,克服了以往相位衬度成像的缺陷,同时也使相位衬度成像向锥束成像发展成为可能。目前国际上还没有关于这种成像方式的锥束重建算法的研究,但随着理论研究的深入与光栅制作工艺的提高,光栅成像必将应用于锥束扫描且成为主要的相位衬度成像方式。届时,锥束相位CT的研究将成为CT理论与应用界的新研究热点,所以对基于光栅成像的锥束相位CT的研究具有重大的理论意义与实际价值。 本文主要在相位衬度成像和相位衬度CT方面开展研究。在相位衬度成像方面,讨论了衍射增强成像与光栅成像两种成像方式,比较了这两种成像方法的异同,并通过实际信息分离的结果展示了相位成像的优势,同时阐述了光栅成像发展成为锥束成像方式的希望;在相位衬度CT方面,本文首先讨论了衍射增强成像中,相位项以及相位项一阶导数的重建方法,而后以平行束相位项直接重建算法为基础,根据锥束相位成像的特点,利用吸收CT中FDK重建算法的思想,发展出基于光栅成像的锥束相位CT重建算法,该方法为滤波反投影类型,以折射角像为投影值,直接重建物体的相位项。另外,出于目前的相位衬度成像在本质上仍属平行束形式,所以本文提出了一种锥束相位衬度成像的投影数据模拟方法,该方法基于光栅成像,在已知相位项的情况下,模拟折射角像,为重建算法的研究带来了便利。
【关键词】:X射线 光栅成像 锥束相位CT 滤波反投影
【学位授予单位】:大连理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:TP391.41
【目录】:
  • 摘要4-5
  • Abstract5-8
  • 1 引言8-15
  • 1.1 课题的研究意义8-10
  • 1.2 研究概况及发展趋势10-14
  • 1.2.1 相位衬度成像10-13
  • 1.2.2 相位衬度 CT13-14
  • 1.3 本文主要工作及论文结构安排14-15
  • 2 衍射增强成像及衍射增强成像 CT15-32
  • 2.1 衍射增强成像15-24
  • 2.1.1 成像结构15
  • 2.1.2 摇摆曲线15-17
  • 2.1.3 信息分离方法17-24
  • 2.2 衍射增强成像 CT24-32
  • 2.2.1 吸收 CT重建的旋转不变性24-27
  • 2.2.2 相位项一阶导数重建方法27-30
  • 2.2.3 相位项直接重建方法30-32
  • 3 光栅成像原理32-45
  • 3.1 预备知识32-35
  • 3.1.1 光的衍射32
  • 3.1.2 光的干涉32-33
  • 3.1.3 光的相干性33-35
  • 3.2 成像结构35-36
  • 3.3 折射角信息的提取36-42
  • 3.3.1 相位光栅与干涉条纹36-38
  • 3.3.2 光栅成像的核心——分析光栅38-41
  • 3.3.3 与衍射增强成像的比较41-42
  • 3.4 普通 X射线光源用于光栅成像42-45
  • 4 基于光栅成像的锥束相位 CT45-54
  • 4.1 锥束相位成像投影数据的模拟方法45-48
  • 4.1.1 平行束相位成像中折射角像的模拟45-46
  • 4.1.2 扇束相位成像中折射角像的模拟46-47
  • 4.1.3 锥束相位成像中折射角像的模拟47-48
  • 4.2 锥束相位 CT重建方法48-52
  • 4.2.1 扇束相位 CT重建方法49-51
  • 4.2.2 锥束相位 CT重建方法51-52
  • 4.3 仿真结果52-54
  • 5 总结与展望54-55
  • 参考文献55-58
  • 攻读硕士学位期间发表学术论文情况58-59
  • 致谢59-60

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