面向ICF應(yīng)用的3D成像技術(shù)研究.pdf

1、在慣性約束聚變(Inertial Confinement Fusion，ICF)實(shí)驗(yàn)中，靶丸壓縮的對(duì)稱性和均勻性是實(shí)現(xiàn)靶丸高效聚爆的前提條件。因此，必須對(duì)靶丸的壓縮過(guò)程進(jìn)行觀測(cè)以獲得靶丸壓縮對(duì)稱性、等離子體流體力學(xué)不穩(wěn)定性和激光輻照均勻性等重要物理信息。但是，傳統(tǒng)的診斷設(shè)備如分幅相機(jī)、針孔相機(jī)等所拍攝得到的圖像由于是三維靶丸沿某個(gè)方向的二維投影，不具備深度信息，只能反映出靶丸的大體輪廓，因而難以對(duì)靶丸的壓縮對(duì)稱性和均勻性進(jìn)行精確地診斷。

2、
　　 針對(duì)上述問(wèn)題，本文將醫(yī)學(xué)CT(Computed Tomography)圖像重建領(lǐng)域的經(jīng)典算法應(yīng)用到慣性約束聚變實(shí)驗(yàn)三維圖像重建問(wèn)題中。文中首先介紹了CT成像的基本原理及幾種常見的重建方法，研究分析了影響圖像重建精度的各種因素;基于SIRT(Simultaneous Iterative Reconstruction Technology)算法，提出了一種新的迭代重建算法(Simulated Annealing Multi-

3、criterion Reconstruction Technique，SAMRT)，并進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn);設(shè)計(jì)了靶丸的三維重建數(shù)值模型，依據(jù)X射線的傳輸特性及分幅相機(jī)的成像原理產(chǎn)生投影數(shù)據(jù)，并應(yīng)用傳統(tǒng)的重建算法和本文所提出的新算法進(jìn)行重建仿真。
　　 本文的研究工作主要體現(xiàn)在:
　　 (1)針對(duì)傳統(tǒng)診斷設(shè)備所存在的局限性，將CT圖像重建算法引入到ICF實(shí)驗(yàn)診斷領(lǐng)域。對(duì)幾種不同的CT圖像重建算法在ICF應(yīng)用中的可行性進(jìn)行了仿真評(píng)

4、估，建立了重建性能指標(biāo)與有關(guān)參數(shù)的定量關(guān)系，提出了迭代算法中各種參數(shù)的有效選取方法;研究分析了影響CT圖像重建精度的各種主要因素，為下一步算法的改進(jìn)提供理論支持。
　　 (2)在傳統(tǒng)SIRT算法的基礎(chǔ)上，引入模擬退火算法和多目標(biāo)優(yōu)化思想，對(duì)SIRT算法進(jìn)行改進(jìn)，提出了一種新的算法—SAMRT算法，并與傳統(tǒng)算法進(jìn)行仿真對(duì)比。
　　 (3)設(shè)計(jì)靶丸三維重建模型，根據(jù)ICF實(shí)驗(yàn)X射線傳輸特性及分幅相機(jī)的成像原理產(chǎn)生二維投影圖像