CT系統(tǒng)標定與有限角度CT重建方法的研究.pdf

1、計算機斷層成像(Computed Tomography，CT)技術的出現(xiàn)使得在不破壞被掃描物體內部結構的前提下，對物體的結構信息檢測成為可能。伴隨著醫(yī)學診療和工業(yè)探傷領域的快速發(fā)展，CT技術的應用越來越多，同時也意味著對CT設備的精密度要求也越來越高。當實際的CT成像系統(tǒng)不滿足理想成像關系時，即系統(tǒng)中的射線源、探測器或旋轉臺中任意一個裝置存在幾何偏差，都會導致重建過程中投影地址的計算出現(xiàn)錯誤，嚴重影響斷層圖像的重建質量，因此對CT成像系

2、統(tǒng)的幾何參數(shù)進行標定至關重要。
　　本文借鑒攝像機針孔成像模型，提出了一種錐束和螺旋束CT成像系統(tǒng)的幾何標定方法，設計了帶有對稱重復紋理的標定模板。首先將探測器的角度偏差轉化為系統(tǒng)外參數(shù)的旋轉矩陣，利用各個像素在探測器無偏角時標定模板的投影圖像與探測器有偏角時標定模板的投影圖像之間的對應關系，將探測器的角度偏差求解轉化為一定約束下標定模板投影圖像的秩最小化問題。完成探測器的角度偏差求解后，再結合標定模板的幾何成像關系對CT成像系統(tǒng)

3、的其它幾何參數(shù)（射線源到旋轉軸的距離、射線源到探測器的距離、中心射線的投影坐標、升降軸與旋轉軸之間的角度偏差）進行求解。該方法利用標定模板投影圖像的全局特征，具有較高的準確性，本文進行了實際實驗。
　　隨著CT成像設備的更新和許多改進重建算法的提出，CT技術取得了快速發(fā)展。工業(yè)CT中的掃描對象多種多樣，在檢測被掃描物體的一些實際應用中，出于對X射線輻射能量水平、檢測目標的幾何結構、探測器大小、現(xiàn)場檢測空間等情況的考慮，采集的投影數(shù)

4、據(jù)往往不全，因此有限角度CT的高質量重建就顯得尤為重要。2006年，壓縮感知理論被提出，該理論指出:自然信號能夠用遠低于奈奎斯特采樣率的數(shù)據(jù)進行精確恢復。隨著該理論的出現(xiàn)，許多學者致力于將壓縮感知理論與有限角度CT重建相結合，本文在現(xiàn)有基于壓縮感知理論研究有限角度CT重建算法的基礎上，提出基于加權異向TV與小波正則化項的有限角度CT重建算法，并利用增廣拉格朗日乘子法進行求解，該算法充分考慮了待重建圖像的邊緣方向信息和被檢測物體在小波域的