【摘 要】
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显微CT（Micro Computed Tomography,Micro-CT）是一种利用X射线获得样品内部微米结构的显微成像技术,在不损伤样品情况下能直观地显示、测量和分析样品内部的3D显微结构,已广泛应用于医疗、工业、考古、材料、国防军事、生物工程等领域。对于复杂零部件、生物组织以及产品内部缺陷的检测和结构尺寸精确测量有重要的作用。为满足不同的应用需求,近年出现多种类型Micro-CT系统或扫
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显微CT（Micro Computed Tomography,Micro-CT）是一种利用X射线获得样品内部微米结构的显微成像技术,在不损伤样品情况下能直观地显示、测量和分析样品内部的3D显微结构,已广泛应用于医疗、工业、考古、材料、国防军事、生物工程等领域。对于复杂零部件、生物组织以及产品内部缺陷的检测和结构尺寸精确测量有重要的作用。为满足不同的应用需求,近年出现多种类型Micro-CT系统或扫描成像方式,如由分布式多焦点射线源和小型高分辨率探测器组成倒置结构的CT系统（Inverse-geometry CT,IGCT）。相对于传统Micro-CT系统,IGCT具有扫描视场（Field of view,FOV）大、重建图像锥束伪影少、散射影响小、信噪比高等优点。然而,IGCT系统存在投影数据截断和局部数据冗余等不足,传统的滤波反投影（FBP）等解析图像重建算法已不适用于IGCT系统。本文在前期工作搭建的基于电子束扫描阵列微焦射线源和小面阵高分辨辐射探测器的倒置结构Micro-CT（IG-Micro-CT）系统上,针对该系统多焦点、稀疏角扫描模式,进行了图像重建方面的研究,主要内容如下:（1）建立了IG-Micro-CT的几何模型,分析、推导了IG-Micro-CT的参数关系、公式,编写程序获得了IG-Micro-CT的仿真投影数据。针对IG-Micro-CT投影数据截断、局部数据冗余的特性,提出了图像先验约束的迭代重建算法并进行了仿真实验测试。（2）为满足检测效率高的应用场合需求,IG-Micro-CT系统采用多焦点的快速稀疏扫描模式。针对这种稀疏扫描模式下投影少、数据不完备的特点,在图像重建迭代过程中加入全变分正则化算法对重建图像进行稀疏性约束。为了在图像质量与检测效率的矛盾中获得最优平衡点,论文使用Shepp-Logan体模对焦点数量、扫描分度数等参数进行了优化仿真实验以确定最优化参数,并在最优化参数下对SIRT+TVM、SART+TVM、MART+TVM、MLEM+TVM、CGLS+TVM算法进行了仿真结果对比以及算法收敛性测试,利用三维Shepp-Logan体模,使用SART、CGLS算法进行了IG-Micro-CT的三维重建仿真实验。（3）在IG-Micro-CT实验平台上完成了多组IG-Micro-CT扫描实验,获得了高质量的IG-Micro-CT测试图像,对不同焦点数扫描实验重建图像、不同算法重建图像进行了比较并展示了重建结果的三维渲染图。
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