锥束CT的投影图像优化方法研究

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锥束CT投影图像的质量直接影响其重建结果,因此对投影图像的优化是锥束CT领域研究的重要方向。本文以锥束CT系统结构的分析为基础,从噪声去除、几何校正和空间分辨率提高三个方面,对锥束CT的投影图像优化进行了研究。  锥束CT投影图像的噪声来自很多方面,如射束硬化、光学畸变、运动模糊和探测器噪声等,可引起CT重建图像的环状伪影、几何伪影等各种伪影,其中探测器引起的投影图像噪声是引起伪影的最基本、最重要的一种原因。由于锥束CT采用的探测器功能种类繁多、噪声各异,本文从分析面阵探测器输出信号的性能曲线角度,在传统的校正方法基础上,通过将非线性输出校正等同或转换为线性输出校正,提出了锥束CT投影图像降噪的一般性通用方法。实验证明,该方法对探测器系统噪声进行了有效去除,提高了投影图像的信噪比。  锥束CT依靠旋转一周采集不同角度下的投影图像序列进行重建获得被测对象的体数据,当对象长度超过CT视野时,需要进行分段扫描重建才能完成整体成像。由于机械误差影响,系统实际结构存在几何偏差,导致采集到的投影图像发生几何变化,使重建图像中带有几何伪影。本文针对分段扫描的情况,首先采用F.Noo提出的系统几何参数计算方法实现扫描段内图像的几何预校正;在此基础上设计小球的运动模型,采用三维重建和二维投影法计算载物台的运动轨迹作为系统的另一个几何参数,并以此实现扫描段间图像的几何后校正,优化投影图像,实现分段扫描重建图像的无缝对接。实验结果表明,该方法有效去除了重建图像中的几何伪影,扫描段间对接效果良好。  提高图像的空间分辨率是优化投影图像质量的另一个重要方面。本文采用基于超分辨的图像恢复技术,利用锥束CT系统的高精度载物台,采集不同亚像素位移下同一场景的投影图像,运用ML-POCS算法对投影图像进行超分辨重建,完成投影图像的恢复。仿真结果表明,该方法能够达到预期效果。  以上三种方法,分别从提高信噪比、空间几何校正和超分辨的角度对投影图像进行了优化,从而提高了重建图像的质量。
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