不完备数据重建算法及CL系统研究

来源 :中国科学院研究生院 中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hanyunba
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工业CT一般得到的是不完备投影数据,其数量和结构往往无法达到解析成像技术的要求,对于工业中大量应用的板状构件常规CT无法进行检测,本论文提出CL(Computed Laminography)扫描方式,在倾斜扫描条件下获取构件厚度方向上材质信息,然后利用此投影数据来重建构件断层图像,并针对不完备数据算法及其在板状结构检测中的应用进行了研究,主要研究内容如下:   1.针对不完备数据重建问题,研究了二维迭代重建算法并进行了优化。关于重建精度问题,由于线性方程组的系数对方程组的解有重要影响,因此其系数必须能客观地反映像素对射线投影值的影响,论文研究了五种典型的迭代算法,选取细分长度加权并且利用预存硬盘的方法提高了重建精度和速度;针对不完备投影数据的两种情况稀疏投影数据和有限角投影数据进行分析,指出不同迭代算法的适用情况及参数优化过程;通过旋转对称性以及投影系列的访问方式两个方面提高了重建速度。   2.将二维迭代算法扩展到三维,并应用于CL扫描系统。对三维CL系统扫描过程进行计算机模拟,首先通过数据模拟,利用滤波反投影算法证明随着倾斜角度的增大,混叠现象越严重;通过推导CL系统下射线驱动方式投影的ART重建公式,比较了射线驱动方式与体素驱动方式重建的优缺点并分析了两种驱动方式的角度对称性;最后针对加权函数进行了研究,实现了四种加权函数并应用于ART算法中,分析比较了四种加权函数的优缺点。对矩形加权函数方法提出了通过细分体素或探测器单元的方法提高重建精度,提出了两种简单的加权函数方法,理论上证实了两种加权函数是可行的。   3.在现有CL系统成像实验平台上进行了关键几何参数调试,分析了主要几何参数对重建精度的影响,提出了多质点最小二乘法椭圆拟合方法用于调整系统探测器扭转角,并进行了电路板等典型板状构件实验,实验结果表明该方法简便可行,并可提高CL系统图像重建精度。
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