全息测量下X射线相位衬度断层成像重建算法

来源 :北京大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wwjnb2009888
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
本文研究在全息测量方式下相位衬度断层成像的重建算法。X射线照射到物体上所产生的总场(入射场与散射场的和)已有如下的描·在物体内部,有两种近似模型(1)直线传播表示模型:将x射线在物体内的传播路径看作直线。 (2)Born近似表示模型:利用高阶Born近似来模拟物体内的散射场。 ·在物体外部,利用Fresnel衍射来描述散射场在物体与探测器之间的自由空间中的传播。 基于以上对空间中的总场的描述,本文提出了相应的相位衬度断层成像算法,具体内容包括: (1)基于物体内部总场的直线传播表示模型,本文利用牛顿法求解相位和场强满足的非线性方程,从而得到射线穿过物体后的相位分布,然后结合滤波反投影算法得到基于相位恢复的相位衬度断层成像算法。与相同正问题描述下已提出的算法的比较说明,本文提出的基于相位恢复的算法的优势在于:对探测器的位置不要求限制在Fresnel区域的近场;同时适用于对弱吸收物体和强吸收物体的相位系数的重建,重建结果的平均相对误差为3%。 (2)基于物体内部总场的Born近似表示模型,本文提出了计算散射场的高阶Born近似的算法,并利用圆柱体对平面波的散射产生的散射场数据对该算法的有效性进行了检验。然后,基于对正问题的描述,本文利用简化牛顿法提出了基于高阶Born近似的相位衬度断层成像算法。数值实验的结果表明,对于强散射物体(物体产生的散射场不能以其一阶Born近似来精确描述),利用基于高阶Born近似的算法得到的重建结果的平均相对误差值为3%~4.5%,而利用已提出的基于一阶Born近似的算法得到的重建结果的平均相对误差为5.6%~16%。因此,基于高阶Born近似的算法减小了基于一阶Born近似的算法的重建误差。 对本文提出的两个算法下的数值实验结果的比较表明: (1)对于内部总场的直线传播近似成立的物体,例如数值实验中的尺寸远大于波长的椭圆体,基于相位恢复的算法下的重建结果在重建区域上的平均相对误差为3%,而基于高阶Born近似的算法下的重建误差为3%~3.3%。同时,中心切片的图像误差比较显示,基于相位恢复的算法下的重建误差要比基于高阶Born近似的算法下的重建误差低0.4%~0.6%。 (2)对于内部总场的衍射效应不能被忽略的物体,例如数值实验中的直径仅为波长的20倍和125倍的圆柱体,基于高阶Born近似的算法下的重建结果的平均相对误差为4.5%~5.6%,而基于相位恢复的算法得到的重建结果的平均相对误差在200%以上。
其他文献
在计量经济中,一般情况下首先研究满足Gauss-Markov假设的经典线性回归模型,利用最小二乘法得到参数估计和有关性质,进行区问估计、假设检验等统计推断问题.但是,在实际的问
本文分成三部分. 第一部分,研究漂移系数非常奇异的Stratonovich-型随机微分方程,只假设它的漂移系数满足一般的Osgood条件,并且不要求扩散系数非退化,证明了方程的解是R上的一
成核是一级相变的一个课题。从无序相到无序相的成核已经得到了很好的研究,但有序相变的成核仍是具有挑战性的课题。成核主要关注的是临界核的形状和大小以及自由能垒。[W.E,W.Re
二元样条函数空间在有限元方法、数值逼近理论、曲面拟合、散乱数据插值、偏微分方程数值解和计算机辅助几何设计(CAGD)等方面有着广阔的应用.在二元插值理论中,一般有两种插
学位
学位
线性模型的理论已经非常丰富,应用也相当广泛.但现实生活中,越来越多的模型呈现出了非线性的特点,而且线性模型的很多优良性质在非线性条件下并不成立。因此,研究非线性模型
寻找新的超对称可积系统和建立各类超对称可积系统之间的关系是可积系统理论中十分重要的工作.本文提出超对称屠规彰方程族,通过谱问题非线性化,得到了一个新的有限维超对称L
在科学研究和日常生活中经常会遇到高维数据,它提供了极其丰富详细的客观信息。高维数据分类是科学研究中的一项重要内容,如何提高高维数据分类的精度是分类技术中的关键问题,具
学位
粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,PSO)源于鸟群和鱼群群体运动行为的研究,由Kennedy博士和Eberhart博士于1995年提出。粒子群优化算法是一种基于种群搜索策略的自