CT数据一致性条件及其应用综述.docx

  1. 1、本文档共16页,可阅读全部内容。
  2. 2、原创力文档(book118)网站文档一经付费(服务费),不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
  3. 3、本站所有内容均由合作方或网友上传,本站不对文档的完整性、权威性及其观点立场正确性做任何保证或承诺!文档内容仅供研究参考,付费前请自行鉴别。如您付费,意味着您自己接受本站规则且自行承担风险,本站不退款、不进行额外附加服务;查看《如何避免下载的几个坑》。如果您已付费下载过本站文档,您可以点击 这里二次下载
  4. 4、如文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“版权申诉”(推荐),也可以打举报电话:400-050-0827(电话支持时间:9:00-18:30)。
查看更多
? ? CT数据一致性条件及其应用综述 ? ? 汤少杰, 俞恒永, 牟轩沁 (1.西安邮电大学 自动化学院, 西安 710121; 2.西安机器人智能系统国际科技合作基地, 西安 710121; 3.马萨诸塞大学 洛厄尔分校电气与计算机工程系, 马萨 01854; 4. 西安交通大学 电子与信息工程学院, 西安 710121) 0 引言 当今计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)技术在医疗、工业、安检等众多领域有着不可替代的作用。X射线CT技术的发展经历了长期的过程。1901年,第一个诺贝尔物理学奖因发现X射线被授予德国物理学家R?ntgen(图1)。这是X射线CT技术的重要物理前提。 图1 (a)德国物理学家R?ntgen;(b)其夫人左手X光照片 1917年,奥地利数学家Radon提出二维Radon变换及其逆变换[1],成为现代CT重建理论的基础。1979年,诺贝尔生理学或医学奖因CT研发做出贡献被授予英国工程师Hounsfield[2]和美籍南非裔物理学家Cormack(图2)。 图2 (a)英国工程师Hounsfield;(b)美籍南非裔物理学家Cormack 在应用推动下,二维CT之后出现了多排CT,投影几何从二维平行束发展到等角扇束、等距扇束,扫描轨迹也从直线轨迹、圆形轨迹发展到一般轨迹。适应于多排CT的FDK近似重建算法在1984年由Feldkamp、Davis 、Kress 三人提出[3]。随着探测器工业的进步,多排CT之后又出现了锥束CT,同时,锥束重建理论也飞速发展。基于三维Radon变换及其逆变换,Tuy和Smith提出了作为锥束CT重建充要条件的Tuy-Smith完备理论及相应重建算法[4-5]。随后,基于三维Radon变换导函数,Grangeat提出了算法流程更为适用的锥束CT重建算法[6]。1993年,Wang等提出螺旋锥束CT成像方式及相应的近似重建算法[7],2000年,Kachelrie?等提出了ASSR近似重建算法算法[8]。进入21世纪后,锥束CT重建理论研究迎来了关键时期。在此期间,三维FBP类型的Katsevich算法[9]以及三维BPF类型算法[10-12]相继被提出并实现,从而攻克了长久以来的难题——螺旋(甚至更为复杂扫描轨迹)锥束CT精确重建。 众所周知,CT成像包含了众多软硬件技术,任一部分的不完善都会导致CT重建图像中表现出伪影[13],影响CT图像质量与后续诊断。对上述CT重建算法与伪影校正感兴趣的读者推荐深入研究本文相关Reference[19-21]。 CT理论中还包含数据一致性条件方面的研究[22]。数据一致性条件有着非常多样的表现形式和性质。其中,局部形式包括原函数(如共轭一致性)与微分等式;而全局形式包括积分等式、不变量和不变式。局部形式比较适合于部分数据补全等,而全局形式比较适合于全局参数估计或伪影校正等。这些不同的表现形式,能在一定程度上影响数据一致性条件的利用难度,以及对特定CT应用的适应性。本文重点综述CT数据一致性条件形式和性质及其在CT成像中的应用。 1 映射算子及成像几何 CT理论中的各种映射算子[如Radon变换、X-ray变换、发散束(扇束、锥束)变换等]将物体函数映射为非物体函数。由于映射算子固有性质显示出了一些独立于物体函数的独特性质(例如,对于二维平行束正弦图中,每个投影的积分都是常数),将这些特性统称为数据一致性条件[22]。本文映射算子所涉及的CT成像投影几何如图3所示。 图3 各种CT成像投影几何(a)圆形轨迹平行束;(b)圆形轨迹等角扇束;(c)圆形轨迹等距扇束;(d)圆形轨迹等角锥束;(e)圆形轨迹等距锥束 2 数据一致性条件及其应用 2.1 共轭一致性条件 共轭一致性条件(Conjugate Consistency Condition,CCC)[23~26]一般应用于二维投影几何中,也可以近似推广到三维投影几何。 2.1.1 共轭一致性条件 在二维投影几何中,共轭一致性条件特指[23-26]: p2(s,θ)=p2(-s,θ+π) (1) (2) (3) 式中,θ为圆形轨迹平行束投影角度;β为圆形轨迹扇束投影角度;γ为圆形轨迹等角扇束扇角;s为圆形轨迹平行束的探测器像素在探测器坐标系上的空间位置;u为圆形轨迹等距扇束的探测器像素在探测器坐标系上的空间位置;D为源点到探测器中心点距离。 2.1.2 特点 共轭一致性条件的物理意义:颠倒任意一条投影路径两端的X射线源点与探测器像素点位置,理想情况下所得到投影数据严格相等。 共轭一致性条件的特点:① 原理简单易掌握;② 在投影域具有局部性;③ 投影原函数形式,不需要积分或微分;④ 可方便地从二维扩展到三维。 2.1.3 应用 Tang等基于二维共轭一致

您可能关注的文档

文档评论(0)

科技之佳文库 + 关注
官方认证
内容提供者

科技赋能未来,创新改变生活!

版权声明书
用户编号:8131073104000017
认证主体重庆有云时代科技有限公司
IP属地上海
统一社会信用代码/组织机构代码
9150010832176858X3

1亿VIP精品文档

相关文档