收藏本站
《东北大学》 2010年
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

全三维锥束CT重建算法的研究

郑晗  
【摘要】:全三维锥束CT是普通CT在三维空间的扩展,采用二维X射线检测器采集容积投影数据并通过锥束重建算法对各向同性的三维体积数据进行重建。其具有空间分辨率高、X射线剂量小等特点,因此得到了理论研究与实际应用界的高度关注。然而由于大锥角容积数据采集引起的投影数据缺失以及海量数据重建等问题严重制约了锥束CT的发展,因此本文将对全三维锥束CT重建算法进行研究,改善锥束CT重建算法大锥角的重建效果,加快重建速度。 本文首先回顾了全三维锥束CT的发展历史及重建算法的演变过程。根据圆周与螺旋两种常用扫描轨迹特点,结合对现有全三维锥束重建算法的分析,指出圆周与螺旋扫描及部分扫描全三维重建算法所面临的问题与挑战,得到本文的研究方向及待解决问题。 其次通过分析圆周锥束扫描大锥角密度衰减伪影产生的原因,指出圆周锥束扫描中心平面与重建平面角度不匹配问题及Radon数据阴影区域问题。通过向FDK算法中引入关于角度的权重函数,并用几何关系对不同平面的角度数据进行修正的方法,提出一种启发式的圆周扫描加权FDK重建算法。该算法能够有效抑制重建中的角度不匹配现象,降低密度衰减伪影对重建图像的影响,扩大FDK算法的应用范围。通过研究Radon数据阴影区域的范围及常数填充方法的特点及问题,提出了一种基于距离权重的阴影区域填充方式。相对于单一常数填充方式,这种方式具有更好的效果,基本能够消除圆周扫描阴影区域对重建图像的影响。 再次通过对螺旋锥束扫描轨迹特点及结构的研究、分析,结合BPF重建算法的数学特点,指出了螺旋轨迹中PI线选取方法对于重建结果的重要性并指出不良的PI线段选取方法将降低BPF重建算法的重建效果,增加重建算法计算量。针对这一问题提出一种基于FOV的PI线段选取方法。该方法能够确保被选取的PI线段均与FOV相交,且FOV内部PI线段分布均匀,从而有效地降低了BPF的重建计算量,提高重建图像质量。 然后通过对超短扫描算法存在问题和VOI与扫描轨迹联系的分析和研究,提出了一种带参数的超短扫描算法。该算法适用于锥束三维重建,能够消除感兴趣区域以外的不准确数据,同时对噪声具有鲁棒性。通过反解PI线段与三维空间公式,提出一种通过VOI区域数据确定锥束扫描协议的部分扫描方法。相对于原始方法,该方法能够有效地降低病人接受的X射线照射剂量,节省扫描时间。 最后通过几何关联的方法有效地降低了FDK反投影的计算量,并提出了一种GPU加速的几何关联FDK快速重建算法。该方法通过将相对于中心平面对称的不同平面同时进行重建,从而降低反投影过程中的数据计算量,提高重建算法的重建速率。通过纹理映射技术优化原始BPF重建算法,提出一种适用于GPU加速的BPF重建算法,该算法将反投影过程转移至GPU中完成,从而有效地提高了重建算法的实时性。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2010
【分类号】:TP391.41

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 王革,Seung WookLee;论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法(英文)[J];CT理论与应用研究;2003年02期
2 曾凯,陈志强,张丽,赵自然;圆轨道锥束重建精度与锥角关系的研究[J];CT理论与应用研究;2003年03期
3 张晓帆,何明一;基于FDK法的三维CT快速计算方法[J];计算机工程与应用;2004年31期
4 王贤刚,郭志平,彭亚辉,张朝宗,田杰谟;用几何参数表实现快速三维重建CT图像[J];清华大学学报(自然科学版);2002年05期
5 曾凯,陈志强,张丽,赵自然;基于同心圆轨道的锥形束CT重建算法[J];清华大学学报(自然科学版);2004年06期
6 陈志强,李亮,邢宇翔,康克军;基于Hilbert变换的CT圆轨道超短扫描重建算法[J];清华大学学报(自然科学版);2005年06期
7 黄建林;吕东辉;;图像重建中X射线投影模拟的常用方法[J];上海大学学报(自然科学版);2006年03期
8 刘泽;孙丰荣;李艳玲;曲怀敬;王晓婧;;基于3D Shepp-Logan头部模型的三维医学图像重建仿真[J];生物医学工程学杂志;2006年05期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 霍修坤;锥束CT直接三维成像算法研究[D];安徽大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 徐洪增;多层螺旋CT图像重建与噪声分析[D];山东大学;2006年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王朕;王明泉;;投影数据预处理三维CT重构算法研究[J];半导体技术;2007年07期
2 王召巴;旋转中心偏移对CT重建图像质量的影响[J];兵工学报;2001年03期
3 路宏年,杨民,张莉;射线源焦点距离误差对CT重建质量影响分析[J];兵工学报;2003年01期
4 傅健,路宏年;扇束滤波反投影重构算法中旋转中心误差校正[J];兵工学报;2003年03期
5 杨民,路宏年,黄朝志;用查找表和极坐标反投影法实现计算机断层扫描快速重建[J];兵工学报;2004年04期
6 李保磊;杨民;傅健;;基于投影补偿的显微计算机断层成像空间分辨率增强[J];兵工学报;2009年08期
7 傅健,路宏年;一种新颖的ICT扫描方式及其FBP重构算法[J];北京航空航天大学学报;2003年01期
8 傅健,路宏年;工业CT半扫描成像技术[J];北京航空航天大学学报;2005年09期
9 魏东波;张立凯;傅健;;单圆轨道扫描的Grangeat改进算法[J];北京航空航天大学学报;2009年02期
10 左凯;孙同景;李振华;陶亮;;基于新息正交的工业CT图像自适应缺陷识别[J];北京航空航天大学学报;2010年09期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 刘杰;张全虎;张勇;管才路;贾小龙;惠卫华;;层析γ扫描发射测量的计算机模拟研究[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
2 梁亮;张定华;毛海鹏;王凯;吴清;;用GPU实现快速三维图像重建[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
3 王贤刚;叶青;郭志平;张朝宗;;三维CT在生物医学和工业无损检测中的应用[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
4 陈志强;曾凯;张丽;邢宇翔;;三维锥束扫描CT成像图像重建算法新进展[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
5 傅健;魏东波;李斌;朱浩;;显微CT技术研究进展及在材料科学中的应用[A];第二届全国背散射电子衍射(EBSD)技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年
6 李保磊;李兴东;杨民;;X射线CT成像技术进展综述[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
7 郑楠;魏东波;张立凯;;基于CT图像的树木测龄法[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
8 李亮;陈志强;张丽;邢宇翔;康克军;;内部感兴趣区域CT精确重建算法新进展[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
9 黄魁东;张定华;王苦愚;李明君;于清超;;DR成像系统点扩展函数测量与图像恢复[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
10 张勇;何彬;张全虎;冯朝;;层析γ扫描图像重建的迭代算法[A];中国核科学技术进展报告——中国核学会2009年学术年会论文集(第一卷·第5册)[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 乔志伟;高速高精度解析式图像重建算法研究[D];北京交通大学;2011年
2 罗海;CT图像重建及运动伪影校正方法研究[D];中国科学技术大学;2011年
3 潘文宇;一种新型MRI谱仪的设计及关键技术研究[D];中国科学技术大学;2011年
4 李文杰;纳米CT三维图像处理分析方法及其应用的研究[D];中国科学技术大学;2011年
5 刘伟;综放工作面煤矸界面识别理论与方法研究[D];中国矿业大学(北京);2011年
6 刘宝东;工业CT截断投影数据重建算法研究[D];重庆大学;2010年
7 张立峰;电学层析成像激励测量模式及图像重建算法研究[D];天津大学;2010年
8 张云;多孔介质中流动的格子Boltzmann模拟[D];中国石油大学;2011年
9 严刚;航空结构冲击载荷与损伤识别技术方法研究[D];南京航空航天大学;2009年
10 张丹枫;基于胃肠道体数据的虚拟外翻技术研究[D];上海交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 魏运飞;金属薄板的兰姆波成像检测方法研究[D];南昌航空大学;2010年
2 刘桂珍;颅骨三维重建与信息提取[D];山东科技大学;2010年
3 武兰兰;基于离散化模型对称结构的图像重建Landweber迭代算法研究[D];北京交通大学;2011年
4 吕小亮;背景纹影技术的温度场测量[D];浙江大学;2011年
5 王涛;基于GPU的程序分析与并行化研究[D];解放军信息工程大学;2010年
6 邓靖飞;基于FPGA的锥束CT重建加速关键技术研究[D];解放军信息工程大学;2010年
7 郑德伟;连续太赫兹波层析成像实验研究[D];电子科技大学;2011年
8 陈钦;多基线层析SAR成像方法研究[D];电子科技大学;2011年
9 陈海超;基于Micro-CT的骨分析平台设计[D];西安电子科技大学;2011年
10 王沛;适于小动物研究的Micro-CT系统的设计与实现[D];西安电子科技大学;2011年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张铁,李建东,李长军,郑全录,张继武;CT成像的改进Fourier算法及其实验[J];CT理论与应用研究;2000年04期
2 吕东辉,庄天戈,严壮志;体积CT中的图象重建算法研究综述[J];CT理论与应用研究;2000年04期
3 王本,王革;锥束CT图像重建算法[J];CT理论与应用研究;2001年02期
4 王革,姜明,Seung Wook Lee,刘泓,Eric Hoffman;显微CT的锥束重建技术[J];CT理论与应用研究;2002年03期
5 傅健,路宏年,张全红;扇束工业CT重建算法速度优化[J];CT理论与应用研究;2002年03期
6 曾凯,陈志强,张丽,赵自然;圆轨道锥束重建精度与锥角关系的研究[J];CT理论与应用研究;2003年03期
7 安新伟,张晓兵,尹涵春;医学图像三维重建的研究[J];电子器件;2001年03期
8 徐云翔,吴秀清,胡拥军;在Matlab环境下实现体绘制法的生物切片图象的三维重建[J];计算机工程;2001年12期
9 张朝宗,郭志平,董宇峰,张和平;用几何参数表方法实现快速重建 CT 图象[J];清华大学学报(自然科学版);1998年07期
10 何晖光,田捷,赵明昌,杨骅;基于分割的三维医学图像表面重建算法[J];软件学报;2002年02期
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 秦绪佳;医学图象三维重建及可视化技术研究[D];大连理工大学;2001年
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 王革,Seung WookLee;论锥束CT扫描Grangeat-型 Katsevich-型的算法(英文)[J];CT理论与应用研究;2003年02期
2 马晨欣;江桦;闫镔;;CT平行投影的快速重建算法研究与实现[J];信息工程大学学报;2010年02期
3 王革;再论“非圆轨迹不含导数的扇形束扫描重建公式”(英文)[J];CT理论与应用研究;2003年02期
4 刘杰,施寅,阮秋琦;CT快速图像重建算法研究[J];中国医学物理学杂志;2003年03期
5 刘春华;潘晋孝;;锥束ART算法的并行运算实现[J];CT理论与应用研究;2007年03期
6 邹永宁;王珏;蔡玉芳;;基于窄角扇束CT多次扫描的局部重建算法[J];计算机工程与应用;2008年02期
7 黄静;马建华;陈凌剑;毕一鸣;陈武凡;;基于FDK框架的锥形束Pseudo-LT优质重建[J];南方医科大学学报;2009年10期
8 李双镭;张丽;陈志强;高河伟;;450ke V锥束CT系统的散射校正研究[J];核电子学与探测技术;2006年06期
9 王汇源;图象重建的神经网络法[J];山东工业大学学报;1998年06期
10 郝明珠;骨巨细胞瘤的影像学诊断[J];CT理论与应用研究;2000年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 胡永胜;;重建算法对低剂量肺部CT扫描图像质量和诊断的影响[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
2 黄慧;张永亚;;利用锥束CT进行TMJ外伤检查的优越性和缺点[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
3 袁知东;冯飞;王成林;刘远健;刘鹏程;;多层螺旋CT风车状伪影的成因及影响因素分析[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
4 王予生;过哲;赵海竹;王策;张磊;赵英威;程晓光;;脊柱定量CT重建参数对骨密度测量的影响分析[A];中华医学会第三次骨质疏松和骨矿盐疾病中青年学术会议论文汇编[C];2011年
5 戴斌;;利用μCT研究炸药压制过程的颗粒破碎及密度变化特征[A];中国工程物理研究院科技年报/2011年版[C];2011年
6 毕聪;王强;赵宇;王传斌;郭恩忠;王胜利;徐克;;256层CT摇床方式扫描在颅脑灌注成像中的临床应用[A];2010中华医学会影像技术分会第十八次全国学术大会论文集[C];2010年
7 刘寿先;陈光华;黄文斌;袁树云;王德田;李泽仁;彭其先;;差分干涉 CT 技术在界面不稳定性研究中应用[A];中国光学学会2011年学术大会摘要集[C];2011年
8 李亮;陈志强;张丽;邢宇翔;康克军;;内部感兴趣区域CT精确重建算法新进展[A];全国射线数字成像与CT新技术研讨会论文集[C];2009年
9 李鸿波;;采用锥束CT建立牙齿个性化应力分析模型的可行性研究[A];第六次全国口腔修复学学术会议论文摘要汇编[C];2009年
10 辛广科;;X线(CT)引导下腰交感神经阻滞治疗股骨头缺血性坏死的研究报告[A];中华医学会疼痛学分会第八届年会暨CASP成立二十周年论文集[C];2009年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 通讯员 朱盛;嘉兴首次为运河航道照“CT”[N];中国水运报;2008年
2 编译 传说;CT扫描可增加癌症风险[N];医药经济报;2009年
3 王迪;CT市场硝烟中外资变阵[N];医药经济报;2010年
4 本报记者 关媛媛 实习生 徐佳;重大工业CT机为“神七”默默奉献[N];重庆日报;2008年
5 通讯员 贾洪涛;市区出租车牌照全部使用吉CT专用号段[N];四平日报;2009年
6 武汉大学人民医院副研究员 罗照春;滥用CT易患癌[N];健康报;2010年
7 中山大学附属口腔医院放射科主任 曾东林 整理 梁剑芳;口腔科CT有哪些特点[N];健康报;2010年
8 中国医保商会 曹钢;CT高端需求强劲 贸易逆差1.15亿美元[N];医药经济报;2010年
9 ;确诊胃癌慎用CT检查[N];医药导报;2009年
10 百里 编译;CT检测阑尾炎阳性者,手术为最佳选择[N];医药经济报;2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 郑晗;全三维锥束CT重建算法的研究[D];东北大学;2010年
2 郭吉强;锥束工业CT截断投影数据重建和轮廓特征重建算法研究[D];重庆大学;2011年
3 邹晓兵;大视场螺旋锥束工业CT的扫描方法与重建算法研究[D];重庆大学;2010年
4 薛国伟;医用CT图像解析类重建方程的投影帧驱动重建技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
5 刘宝东;工业CT截断投影数据重建算法研究[D];重庆大学;2010年
6 宋智源;光声成像技术的重建算法与实验研究[D];天津大学;2009年
7 李志林;图像压缩感知重建算法研究[D];北京交通大学;2012年
8 吕杨;多源锥形束CT快速精确重建算法研究[D];上海交通大学;2011年
9 缪辉;锥束X射线成像技术中若干关键问题的研究[D];天津大学;2012年
10 孟旭炯;基于单目视觉的同时定位与地图重建算法研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 丁鹏;锥束CT重建算法的加速研究[D];大连理工大学;2010年
2 李飞;基于多目标优化的有限角度CT重建算法研究[D];中北大学;2010年
3 蔡彪;多能X射线CT统计重建算法研究[D];中北大学;2011年
4 康晓月;CT重建算法的比较研究[D];中北大学;2011年
5 张銮;基于平板探测器的锥束CT重建技术研究[D];中北大学;2010年
6 史颖琴;锥束CT感兴趣区域重建算法研究[D];中北大学;2011年
7 何玲君;基于最大似然和罚似然估计的CT统计重建算法研究[D];中北大学;2011年
8 蔡文涛;基于平板成像器件的三维CT重建算法研究[D];中北大学;2013年
9 唐兰;基于FPGA的锥束CT三维重建数据存储与传输设计[D];吉林大学;2011年
10 蔚慧甜;变螺距螺旋锥束CT解析重建算法的研究[D];中北大学;2012年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62791813
  • 010-62985026