工业CT大视野扫描的统一形式及其重建算法

工业CT大视野扫描模式包括探测器偏置扫描和转台偏置扫描。实际应用中,大视野扫描通常同时存在探测器偏置和转台偏置。针对上述情况,本文提出了大视野扫描的统一形式,即探测器、转台联合偏置扫描。通过分析投影地址的重复采样次数,本文提出基于Parker函数加权的联合偏置重建算法,并对一个考古文物进行大视野扫描实验进行验证。实验结果表明,本文提出的大视野扫描统一模型及其重建算法切实可行,具有一定的工程实用价值。

硬化伪影的新型表现形式及其校正

X射线硬化是导致工业CT重建图像质量下降的物理原因之一。硬化伪影通常表现为两种形式,即杯状伪影和带状伪影。描述并证实了硬化伪影的一种新型表现形式,这种伪影与真实结构相关,且分布规则,容易造成伪影与真实结构的混淆。采用线性化校正方法对该伪影进行抑制,提高了重建图像质量,改善了通过CT重建图像进行几何测量的精度。

非均匀衰减锥形投影SPECT局部重建

单光子发射断层成像(single photon emission computed tomography,SPECT)是一种核医学成像技术。它能够重建器官的功能图像,对疾病的早期诊断有很大帮助。锥形投影SPECT能够提高重建图像的光子密度和空间分辨率,但是计算过程非常耗时。在临床上,医生往往关心的是一小块感兴趣区域,例如心脏,而不是整个身体,因此可以利用局部重建来减少重建时间。建立了一个非均匀衰减锥形投影SPECT局部重建框架,即先按照单层重排的方法将锥形投影重排为单层的扇形投影,然后对各个单层投影作数据外插,最后将扇形投影重排为平行光投影后,根据Novikov平行光投影SPECT解析重建公式得到感兴趣区域的重建图像。最后给出了计算机仿真结果,重建图像清晰,几乎和仿真模型中的感兴趣区域图像一致。实验结果显示该重建框架是可行的。

转台一次偏置扫描的ICT重建算法

目的工业CT的检测对象大小不一,在探测器尺寸一定的情况下,工程上往往通过设计不同的扫描方式以及所对应的重建算法来获得更大的成像范围,比如转台偏置、探测器偏置等扫描模式。本文提出一种用于转台一次偏置扫描模式下的重建算法。该算法首先用Parker类型函数对重复采样的投影数据进行加权,然后用扇束重建算法得到断层图像。实验结果证明了这种方法的有效性和优越性。

几种降低锥束CT辐射剂量的方法

千伏级锥束CT在放射治疗、外科手术、口腔疾病诊断等领域都有广泛的应用。然而,频繁地使用千伏级锥束CT,也会给患者甚至医生带来额外的射线辐射损伤。相关统计结果表明,X射线辐射能够诱发癌症,特别是儿童和女性对射线辐射异常敏感。因此,合理使用锥束CT,同时降低锥束CT辐射剂量,对于降低射线辐射并发症风险显得非常重要。本文总结了降低锥束CT辐射剂量的常用措施,包括降低管电流、局部扫描、脉冲扫描、短扫描以及少投影扫描。辐射剂量的降低有可能会在重建图像中引入噪声、伪影。针对特定的问题,本文也提出了对应的补偿方法。

锥束CT的CT值标定方法

CT值是医学CT重建图像的一个必备要素,在某些场合下已成为医生诊断疾病的辅助工具,比如骨密度测量、图像分割与识别等。本文介绍一种锥束CT的CT值转换方法。借助Sedentex CT模体,分别获得5种材料的标称CT值和锥束CT衰减系数重建值,并经线性拟合,建立起标称CT值和衰减系数重建值之间的转换方程。最后,分析对比度噪声比和图像灰度值均匀性偏差在CT值转换后的变化情况。

5G MEC UPF选择及本地分流技术分析

边缘计算的本质是一场架构革命,为满足超低时延和超大带宽等业务需求,应用从传统Client-Server架构转向Client-Edge-Server三级架构,实现云网融合。在5G网络中,如何为边缘应用选择合适的UPF,实现高效的本地分流成为关键问题。为解决这个问题,分析了采用5G核心网基于UL CL上行分流、IPv6多归属或者LADN本地数据网策略为MEC选择UPF,以及MEC上的应用能够通过MEC与5G核心网控制面交互,动态或半动态选择UPF的本地分流方法。研究表明,通过上述方法,可实现MEC UPF的灵活选择及本地高效分流。

基于5G云网融合的车联网应用技术探讨

为了满足C-V2X超低时延、超大带宽需求,从云网融合架构演进、云网基础设施共享、云网能力开放以及云网协同等方面分析,研究基于5G云网融合的车联网方案。利用MEC的网络能力开放、低时延、高性能、本地服务等特性,通过云网融合实现车联网应用的端到端精准感知,提供云网一体的SLA保障,满足车联网低时延、高可靠的驾驶安全类、交通效率类应用,以及大流量的信息服务类应用等场景的需求。

MEC硬件加速技术分析

为了解决边缘机房的供电、散热以及承重能力有限,无法为MEC提供足够的计算资源的问题,分析了MEC在第三方应用,OVS和虚拟化用户面的性能瓶颈,提供硬件加速的方法。研究表明,通过上述方法,可突破MEC的性能和时延瓶颈,实现高性能、低时延,并兼顾性能、成本和开放性。

工业CT转台单侧多次偏置的扇束扫描重建算法

工业CT检测对象的尺寸千差万别,为了实现对大尺寸工件的CT成像,探测器偏置扫描、转台偏置扫描是实现工业CT大视野扫描成像的常用手段。在探测器尺寸有限的情况下,为了实现工业CT扫描视野的级联递增,本文提出了转台单侧多次偏置扇束扫描方式以及一种新的重建算法。首先,将转台在不同位置处采集的扇束投影重排为平行束投影;然后,再将分段平行束投影拼接为完整的平行束投影;接下来,再根据平行束投影数据的冗余性,对投影数据进行归一化加权;最后,采用平行束重建算法得到重建图像。本文采用转台单侧三次偏置扫描技术,实现了直径超过1500mm的扫描视野。结果证明,上述方法在扩大扫描视野的同时,能够获得准确的CT重建图像。

金属伪影校正在工业CT中的应用研究

金属伪影是由于扫描物体的组成成分存在较大密度差异在CT图像中引起的发散型条状伪影或暗条纹带状伪影,严重破坏CT图像中扫描物体的真实结构。本文描述了一种基于三维线性插值的金属伪影校正算法,包含分割、正投影、插值、二次重建、图像融合等多个步骤。同时,结合工业CT数据量普遍比较大的特点,本文提出了相应的改进措施,包括降维、体积对面的正投影方式。以无人机激光扫描仪的工业CT数据为测试对象,采用该算法对金属伪影进行校正,实验结果表明该算法能够对金属伪影起到抑制作用,并能够在一定程度上恢复高密度成分周边的真实结构。

基于射线驱动的Siddon正投影算法并行计算研究

正投影计算是CT迭代重建、投影模拟仿真的重要技术手段。Siddon正投影算法计算精度高、应用广,但是计算耗时。原Siddon算法需要维护庞大的私有变量数组,且需进行排序计算,不利于多线程并行计算。本文提出Siddon算法的并行计算策略,沿射线方向不断搜索、更新射线穿过单位像素的起点和后继点,计算起点至后继点局部区间内的线积分值,累加得到沿射线方向的正投影值。本文采用基于CUDA的GPU并行计算方案,实现Siddon算法的快速计算。实验表明,Siddon算法的并行计算结果在保证计算精度的同时,计算效率可提高20倍以上。

基于PFDK重建算法的工业CT转台单侧多次偏置锥束重建算法

转台单次多次偏置锥束扫描可以持续扩大锥束CT的扫描视野,针对这种扫描模式,本文提出了一种基于PFDK的转台单侧多次偏置锥束重建算法。首先,将转台在不同位置处采集的锥束投影重排为倾斜平行束投影;其次,再将分段倾斜平行束投影插值为完整的倾斜平行束投影;再次,再根据倾斜平行束投影数据的冗余性,对投影数据进行归一化加权;最后,采用PFDK重建算法得到重建图像。本文采用转台单侧三次偏置扫描技术,实现了直径超过1500 mm的扫描视野,并采用本文提出的重建算法获得了准确的三维体积图像。另外,本文从理论上分析了该算法在余弦加权、反投影步骤的误差特性。

小剂量他达拉非降阶梯治疗心因性勃起功能障碍

目的:探讨小剂量他达拉非降阶梯治疗对心因性勃起功能障碍的疗效。方法:采用勃起功能国际指数问卷(IIEF-5)、勃起硬度分级评分(EHS)。将门诊诊断为心因性勃起功能障碍共84例患者随机分小剂量他达拉非降阶梯治疗组(观察组,n=42)、按需治疗组(对照组,n=42)治疗2个月,进行治疗前后及组间对比评分。结果:对照组5例失访共79例完成观察研究。两组治疗后IIEF-5评分、EHS较治疗前均明显提高。观察组、对照组治疗ED有效率分别达95.2%、86.5%,与对照组相比,观察组有更高的有效率以及依从性(P<0.05)。结论:他达拉非对心因性勃起功能障碍具有良好作用,小剂量他达拉非降阶梯治疗优于按需治疗。

基于CUDA的多GPU加速SART迭代重建算法

为解决SART迭代重建算法计算耗时的问题,在单GPU基础上,利用多块GPU的并行计算能力,提出了一种多GPU加速迭代重建算法。实验结果表明,与CPU重建相比,在不影响重建图像质量的情况下,采用GPU重建速度有明显提高,且增加GPU数量可以进一步提高重建速度。

X射线CT技术体积重构法表征异形泡沫金密度

采用X射线CT(XCT)技术进行体积重构的研究方法,解决了异形泡沫金密度表征中体积难以精确测量的问题,密度表征结果为978.68mg/cm3。同时,为了研究该方法的有效性与不确定度,开展了XCT体积重构法与排水法对具有不规则外形橡皮泥样品的密度表征对比实验,结果表明两者之间的相对误差小于1%。

单材质物体锥束CT成像的硬化校正

目前常用的FBP重建算法假定用以产生投影数据的X光是单能的,而实际上X光机或加速器发出的光并不是单能的。这就造成成像过程与重建算法的不匹配,导致硬化现象的产生。本文分析了这一研究领域的各种硬化校正方法,指出对单材质物体的硬化校正来说,线性化是其中较好的方法,它能够解决硬化校正的问题。本文对已有的线性化方法进行创新发展,解决了多项式阶数选择问题,将其应用推广到锥束CT成像,并通过实验验证了改进方法的实用性和有效性。

基于小波域的维纳滤波算法在锥束牙科CT中的应用

提出一种小波域的维纳滤波方法对锥束牙科CT断层图像进行降噪。该算法以db4小波作为分解小波对CT图像进行分解,在分解后的每个子带再进行维纳滤波,并根据图像的区域统计特性对每个子带的局部均值和噪声方差估计参数进行了调整。利用降噪后的小波系数重构图像,得到降噪后的CT断层图像。通过计算机仿真及锥束牙科CT的真实数据测试表明,本文采用的方法有效抑制了图像噪声,提高了图像的信噪比,明显改善了图像的视觉效果。

局部扫描情况下多项式拟合的X射线硬化校正

在进行X-CT成像时,容易诱发射束硬化效应。通过多项式拟合建立起多色投影同透射距离的数学模型,然后将多色投影校正为单色投影,是一种简单高效的射束硬化校正方法。对于局部扫描的情况,在重建图像域通过正投影方法计算得到的透射距离不再代表真实的射线穿过长度,拟合数据不再有效。因此借助一圆柱模体,根据圆柱自身的几何特性,通过解析的方法计算得到射线真实的透射距离,并用于射束硬化校正。实验结果表明,该方法能够有效抑制射束硬化引起的图像伪影,提高CT重建图像质量。

10 lp/mm空间分辨率高能CT系统

报道了基于光阴极S波段电子直线加速器建成的9 MeV高能微焦点射线成像系统“精卫”,X射线束横向尺寸小于100μm,7 h剂量波动低至1.6%。初步开展成像实验结果表明:双丝像质计清晰分辨13D号丝,丝直径0.05 mm,CT测试卡测得空间分辨率优于10 lp/mm,装置同时兼容电子束能量6~18 MeV可调。