【摘 要】
:
正电子发射断层扫描成像(PET)技术作为一种非入侵式成像检测手段,一般通过接收正电子湮灭产生的γ光子来还原出被测对象内部状态的三维图像。由于γ光子具有很强的穿透性和抗干扰能力,因此该技术能够实现恶劣环境下对复杂工业金属部件内部状态进行检测。针对工业检测所需求的快速性、准确性和低成本的特点,本文在PET技术原理的基础上改进了成像算法,并提出了一种高性价比的最优核素浓度评估方法。为了满足对工业金属部件
【基金项目】
:
国家自然科学基金面上项目“低计数状态下正电子层析成像及关键技术研究”62071229; 国家自然科学基金面上项目“高端装备腔体内表面缺陷γ光子3D成像关键技术研究”51875289; 国家自然科学基金面上项目“基于正电子湮灭的密闭腔内流场状态识别与3D成像研究”61873124;
论文部分内容阅读
正电子发射断层扫描成像(PET)技术作为一种非入侵式成像检测手段,一般通过接收正电子湮灭产生的γ光子来还原出被测对象内部状态的三维图像。由于γ光子具有很强的穿透性和抗干扰能力,因此该技术能够实现恶劣环境下对复杂工业金属部件内部状态进行检测。针对工业检测所需求的快速性、准确性和低成本的特点,本文在PET技术原理的基础上改进了成像算法,并提出了一种高性价比的最优核素浓度评估方法。为了满足对工业金属部件的快速检测,PET系统采用三维数据采集方式并使用三维迭代重建算法重建图像来提高γ光子数据的利用率,以达到缩短扫描时间的目的,但是三维模式下高分辨成像带来的系统矩阵过大问题导致三维迭代重建算法执行时间过长。本文首先研究了不同模型的系统矩阵在不同图像大小下对图像质量和重建收敛性的影响,然后针对系统矩阵过大的问题采用稀疏矩阵、PET探测器的结构对称性和近似性对系统矩阵进行压缩,从而实现快速三维重建。此外,本文还研究了三维迭代重建算法的典型代表——3D-OSEM中子集序列对重建图像质量的影响,并在GPU上实现了对该算法的加速。工业部件通常由高密度金属构成,会导致γ光子发生大量散射,在三维数据采集模式下其散射数据的比例可以达到40-60%,因此本文在传统单次散射模拟校正(SSS)算法基础上提出补偿性单次散射模拟校正(C-SSS)算法。SSS算法根据γ光子物理特性建立散射模型,估计出各条响应线(LOR)的散射事件数,然后从原始数据中减去。C-SSS算法在此基础上根据散射γ光子的散射路径还原出其原本的飞行路径,将散射事件进一步补偿回去,有效地提高了光子数据利用率。此外,对C-SSS算法进行了优化,将其集成到3D-OSEM算法的迭代过程中以减小校正误差,并在GPU上实现了加速。由于核素浓度对重建图像质量有较大的影响,因此检测时往往需要多次测量来比较重建图像质量以确定最佳注入浓度。医学中常用等效噪声计数率(NECR)来指导选取最优核素浓度,因此本文研究了3D-OSEM算法下NECR与重建图像SNR的关系,发现了NECR与SNR呈非线性关系,反而真实符合事件计数与重建图像SNR呈线性关系。此外,综合考虑图像质量及其提升率后提出了一种最优核素浓度评估方法,该方法可以为工业检测时最优核素浓度的选取提供很大的参考价值,有效降低检测成本。
其他文献
随着半导体行业的日益发展和成本与效率的综合考虑,集成电路芯片的设计、开发和制造采用的是全球化产业链模式,相当一部分的设计、加工任务是由第三方提供的。一些恶意的第三方供应商能够轻易的在芯片设计阶段和制造阶段将硬件木马电路插入到芯片中。具有恶意功能木马的芯片一旦应用于军事、政治、金融等诸多关键领域,将造成不可估量的严重影响。因此,作为提高国家硬件安全防御能力的关键方法,硬件木马检测技术具有重要的研究意
力触觉再现是一种借助计算机和专门的交互工具,为用户提供模拟的力觉反馈和触觉反馈的人机交互技术,它使用户能够通过力触觉反馈直观地感受虚拟物体的物理属性并做出相应的操作,对提高用户在交互过程中的真实感和沉浸感具有重要意义。穿戴式力触觉再现手套允许操作者以一种自然的方式与虚拟世界进行多点模式的力触觉交互,使人手的灵巧性得到充分的发挥,在虚拟现实和遥操作等诸多领域拥有广泛的应用前景。本文将电磁驱动应用于力
传统的人机交互方式实现了单感官渠道的信息交流,无法满足真实、自然的交互需求。而作为人机交互方式的重要实现手段,力触觉再现技术提供了双向的能量和信息交互,有效拓展了传统人机交互的范畴,提高了任务的执行效率。本文基于非接触式的力触觉再现技术和全息视觉再现方法,开展了多模态力触觉再现系统和柔性物体建模方法的研究工作。本文从多模态力触觉系统的组成结构出发,首先深入分析了电磁力的产生原理。在探讨了基于磁力驱
机械性能参数是评价铁磁性材料质量的标准,是铁磁性材料生产过程中的必要考虑指标之一。铁磁性材料屈服强度、抗拉强度、延伸率等机械性能的传统检测方式依赖于破坏性试验,本文基于电磁超声的机械性能无损检测方法,对电磁超声换能器换能效率、电磁超声特征提取方法和多方法融合的机械性能检测技术展开研究。主要内容如下所述:(1)介绍了机械性能、磁致伸缩效应、磁化过程、声速效应在材料微观组织成分和结构上的联系。利用电磁
在大数据时代背景下,装配式建筑与信息技术融合发展逐渐成为建筑行业发展主流方向。基于此,文章首先阐述BIM技术与装配式建造技术融合的作用,然后分析两者融合发展现状,最后结合多年实践经验和思考提出促进BIM技术与装配式建造技术融合发展的具体策略,即要健全技术标准,完善建筑行业规则体系;制定BIM标准,优化装配式建筑设计全过程;加强后勤管理,实现成本预算精细化管理,以期推动建筑行业向智能建造方向发展。
近年来,无人直升机编队已逐渐成为陆海空联合作战的重要组成部分,因此,在复杂环境下实现无人直升机编队飞行成为当前研究的热点问题之一。本文以无人直升机为研究对象,开展了无人直升机建模、自适应控制、动态航路规划及编队着舰等研究工作,建立了基于STK的三维视景仿真系统,对无人直升机编队与着舰工程化实现具有重要的参考价值。首先,针对复杂海洋环境下无人直升机强干扰和不确定性问题,将线性状态观测器对系统建模误差
齿轮箱常运行在高速重载环境下,其关键零部件的性能直接影响整个系统的运行状态。在零部件损毁前,有效的维修策略可以为整个系统的正常运行提供保障。若要根据齿轮箱的监测信号做出正确的维修策略,准确的健康评估提供的依据必不可少。因此开展齿轮箱的健康评估技术研究,对于提高传动系统的安全性和可靠性具有重要意义。本文研究了齿轮箱振动信号特征提取和健康评估技术,具体内容如下:(1)研究了振动信号特征提取与特征参数优
近年来,机器人技术作为一种横跨多学科的高新技术被广泛地应用在社会生产的各个领域,成为推动社会创新驱动发展的重要动力引擎之一,而仿生灵巧手作为机器人的执行机构,是其完成各种操作和任务的关键部件之一。但目前仿生灵巧手的研究中大多只注重结构的灵巧性而忽略其感知能力,导致其无法获取被抓握物体的一些物理属性(如物体的软硬程度),从而不能根据被抓握物体的特性调整其抓取策略,极大地束缚了灵巧手抓物的自适应能力。
<正>一、背景2019年秋季,普通高中教科书数学(以下简称"新教材")在各个地区已经陆续出版发行,浙江省从2020级新高一开始正式投入使用,旧版普通高中课程标准实验教科书(以下简称"旧教材")也逐步退出历史舞台."新教材"以《普通高中数学课程标准(2017年版)》(以下简称"课标")作为编写依据."课标"提出:通过高中数学课程的学习,学生在获得"四基"、提高"四能"的过程中,发展数学学科核心素养,
配电网带电作业是保证供电设备安全运行和提高用电效率的重要手段,由机器人代替人工完成带电作业是行业发展的趋势,对输电线进行识别与定位是实现配网带电自主作业机器人的关键技术之一。针对这一问题,本课题围绕基于机器视觉的输电线识别与定位进行了深入的研究。主要工作内容概述如下:(1)分析了相机的线性模型和畸变模型,通过建立相应的坐标系,对相机的投影矩阵进行了推导,采用张正友标定方法对所搭建的双目系统进行立体