ART算法几种重建模型的研究和比较

代数重建法(AlgebraicReconstructionTechniques,ART)适合于不完全投影数据的图像重建;其缺点是重建时间长,因而提高该算法的重建速度一直是研究的热点。本文对影响ART算法的几种重建模型进行了研究,并通过仿真数据分别对几种重建模型进行了成像数值实验。分析和比较了各种重建模型的重建速度和重建质量。     

一种用于CT空间分辨率增强的图像重建方法

为在既有硬件条件下提高工业计算机层析成像(computed tomography,CT)系统空间分辨率,分析了提高采样频率的半像素错位工业CT扫描方法,提出了一种基于代数迭代技术的直接重建算法,以面积权值对采集到的投影数据进行交替迭代,实现高分辨率图像重建.利用星型空间分辨率模型开展了计算机仿真分析,重建图像截止频率处的调制度达到0.8,表明了该方法提高空间分辨率的潜力.标准空间分辨率测试卡工业CT扫描重建实验结果进一步验证了其可行性和有效性.该方法简单、易行,在工业CT系统中有良好工程应用前景.      

序列图像超分辨率联合重建算法

序列图像超分辨率重建研究方法一般分为2类。第一类,将低分辨率图像配准和超分辨率重建视为相互独立的2个过程,对低分辨率图像进行配准之后再估计高分辨率图像。然而,低分辨率图像中的混叠分量会影响配准精度,进而影响图像超分辨率重建。第二类,图像配准和超分辨率重建联合实现的方法,此类方法考虑了配准和重建的相互关系,能够减轻混叠对配准的不利影响。本文主要针对第二类方法中的3种典型算法进行综述分析和研究。     

基于神经网络的CT图像重建方法研究

旅客行李隐藏爆炸物CT检测是机场安检的重要部分,图像重建是CT检测技术的重要环节,但实际中往往得不到完全的投影数据。针对不完全投影数据或数据量较少情况的重建问题,提出将神经网络算法应用于图像重建,并利用完全投影条件下FBP算法的重建结果作为网络的目标输出进行权值学习,从而降低网络结构和训练的复杂性。对该算法进行计算机模拟仿真试验,试验结果表明,该算法能有效地完成不完全投影数据的图像重建,且重建图像质量较高。     

基于投影残差最小化的二维火焰化学发光场重建

化学发光计算断层成像技术(CTC)能够实现对燃烧室内激发态粒子化学发光场的瞬时三维测量。为进一步提高CTC的测量精度,依据火焰的结构特性提出一种基于投影残差最小化的优化重建算法(PDM算法),利用Sine仿真模型对ART算法、ASD-POCS算法和PDM算法在不同角度下的重建性能进行评估。实现对一组稳定二维预混火焰的OH*化学发光场重建,通过重建结果与实际拍摄结果的对比,进一步评估重建算法的性能。结果表明:传统医学重建算法丢失火焰内部结构特征,不适用于火焰图像重建;PDM算法可以加快重建速度,提高重建质量,即使在稀疏角度下的重建,仍能得到较高精度的重建结果,有效捕捉火焰的主要结构特征。     

基于滤波反投影算法的TDLAS温度测量研究

为提高二维重建温度场的抗噪声、抗干扰能力,研究了基于滤波反投影算法的可调节半导体激光吸收光谱（TDLAS）系统。通过数值模拟研究了滤波反投影算法的重建质量与影响因素,结果表明,随机噪声达到10%时,重建图像仍能较好地反映原温度场特征;滤波函数能明显改善重建质量;三次样条曲线插值的重建质量最高。通过基于滤波反投影算法的 TDLAS系统对弱旋流燃烧室出口温度场进行重建,将重建结果与热电偶测量结果进行对比,相对误差范围为1.4%～8.9%,较好地反映出温度场的特征,验证了滤波反投影算法的层析成像系统的可行性。     

三焦点张量的最小代数误差非迭代算法研究

通过普通数码相机获得的3幅未标定图像,采用RANSAC算法进行两两匹配获得3幅图像的一组兴趣点对,利用最小代数误差非迭代算法在MATLAB中计算出三焦点张量,提出一种最小代数误差非迭代算法。实验结果表明,该方法是一种有效的三焦点张量计算方法,计算复杂度小、实现效率高。能够得到较准确的三焦点张量,为下一步相机自动标定以及三维场景的自动重建和量测奠定了基础。     

一种新型层析成像重建算法

针对直接反投影重建的伪迹现象,提出了一种新型射线反投影重建算法。该方法基于反投影数据的“求交”运算,不同于常规反投影相叠加方法,可以较好地克服图像部分伪迹。仿真结果证明了该方法的有效性。     

适用于爆炸物CT检测重建图像去噪新算法

场旅客行李爆炸物CT检测成像过程中不可避免地受到噪声影响,对重建图像的去噪处理是爆炸物CT检测技术中的一个重要环节。针对机场旅客行李隐藏爆炸物快速检测、重建图像质量要求和引入的噪声特点,提出了一种有效的图像去噪算法将小波包分析与快速中值滤波相结合,并且对小波包系数运用一种新的阈值去噪方法。实验结果表明,该算法能更有效地去除重建图像的噪声并保持图像的边缘细节。     

一种新的TR层析扫描投影重排算法

TR层析扫描可对超出射束范围的大尺寸构件进行检测,在工业CT领域有着重要的应用。目前使用的一种重建方法是在忽略扇角的影响下,将TR扫描正弦图直接重排成标准平行束正弦图,然后使用平行束的重建方法进行重建,这样导致重建图像存在一定误差。提出一种新的重排算法,通过坐标转换和插值计算,得到平行束正弦图中的各采样点在TR扫描正弦图中对应的映射点坐标及灰度信息,进而得到完整的平行束正弦图。通过仿真和试验,发现应用新算法得到的正弦图和重建图像均消除了边缘不光滑和伪影现象。新的重排算法能够消除现有重排算法的误差,使得TR扫描方法在扇束角较大时也能实现正确CT重建。