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基于CT扫描数据的X射线能谱估计方法 被引量:1
1
作者 陈鑫洁 张敬娜 +4 位作者 张慧滔 夏迪梦 徐文峰 朱溢佞 赵星 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期322-332,共11页
X射线能谱在计算机层析成像(computed tomography,CT)图像硬化校正、双能谱CT成像、辐射剂量计算等方面具有重要作用.常用的估计X射线能谱分布的方法,利用X射线穿过不同厚度模体的衰减数据,来间接估计X射线能谱分布.由于该问题具有严重... X射线能谱在计算机层析成像(computed tomography,CT)图像硬化校正、双能谱CT成像、辐射剂量计算等方面具有重要作用.常用的估计X射线能谱分布的方法,利用X射线穿过不同厚度模体的衰减数据,来间接估计X射线能谱分布.由于该问题具有严重的病态性,因此如何鲁棒和准确地求解是能谱估计问题的关键.本文提出了一种利用CT扫描数据来估计X射线能谱分布的方法.该方法中考虑了谱估计和图像重建之间的相互印证关系,即谱估计正确时重建的CT图像无硬化伪影,而重建图像无硬化伪影时,则说明估计的谱准确.该方法利用这种相互印证关系构造优化模型,通过交替迭代求解,估计能谱分布和重建无硬化伪影的CT图像.数值实验和实际实验结果表明,该方法可以准确、鲁棒地估计出X射线能谱. 展开更多
关键词 X射线能谱估计 CT图像 CT扫描数据 交替迭代算法
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利用GPU实现单层螺旋CT的三维图像重建 被引量:4
2
作者 张慧滔 于平 +1 位作者 胡修炎 张朋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第1期76-81,共6页
CT数据的获取过程和CT图像的重建过程与图形学的渲染过程极其相似,因此利用图形处理器(GPU)来加速CT重建算法成为了近年来CT研究的热点之一.本文根据单层螺旋CT数据的特点,构造了"平行-扇束"投影模式,实现了基于GPU的单层螺... CT数据的获取过程和CT图像的重建过程与图形学的渲染过程极其相似,因此利用图形处理器(GPU)来加速CT重建算法成为了近年来CT研究的热点之一.本文根据单层螺旋CT数据的特点,构造了"平行-扇束"投影模式,实现了基于GPU的单层螺旋CT的三维图像重建算法.数值实验表明,与CPU上的分层重建相比重建速度提高10倍以上. 展开更多
关键词 单层螺旋CT 图形处理器 三维重建 投影模式
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一种新的针对感兴趣区域的CT扫描模式及其重建公式 被引量:9
3
作者 张慧滔 陈明 张朋 《自然科学进展》 北大核心 2007年第11期1589-1594,共6页
在工业和生物医学成像应用中,经常会遇到所谓"感兴趣区域成像问题",即仅需对被测物体的一部分区域进行成像.文中对转台具有旋转和平移运动功能的CT设备,设计了一种新的针对大物体感兴趣区域的CT扫描模式,并提出了相应的反投... 在工业和生物医学成像应用中,经常会遇到所谓"感兴趣区域成像问题",即仅需对被测物体的一部分区域进行成像.文中对转台具有旋转和平移运动功能的CT设备,设计了一种新的针对大物体感兴趣区域的CT扫描模式,并提出了相应的反投影滤波(BPF)型的重建公式.此公式是扇束BPF重建算法的一个推广,其中CT转台在旋转过程中其旋转中心沿与探测器平行的方向移动.仿真结果表明:重建公式可以正确重建大物体的感兴趣区域的图像. 展开更多
关键词 感兴趣区域 反投影滤波算法 CT扫描模式
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新的超分辨CT扫描模式和图像重建方法 被引量:5
4
作者 张慧滔 田娟 +1 位作者 陈明 张朋 《中国体视学与图像分析》 2005年第3期154-157,共4页
针对通常工业CT转台特点,提出了一种新的基于扇束等距采样的超分辨CT扫描模式和相应的重建算法。分别向左和右偏移CT旋转中心1/4探测器宽度,得到的两组相叠采样的投影数据。通过求解一组具有双对角矩阵的线性方程组,得到高分辨的CT虚拟... 针对通常工业CT转台特点,提出了一种新的基于扇束等距采样的超分辨CT扫描模式和相应的重建算法。分别向左和右偏移CT旋转中心1/4探测器宽度,得到的两组相叠采样的投影数据。通过求解一组具有双对角矩阵的线性方程组,得到高分辨的CT虚拟投影数据,进而由扇束滤波反投影算法重建出高分辨的CT图像。数值模拟结果验证了本文方法的有效性。 展开更多
关键词 CT 超分辨 相叠采样 低分辨数据 图像重建
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硬X射线调制望远镜直接解调成像方法快速实现 被引量:1
5
作者 张慧滔 张朋 宋黎明 《CT理论与应用研究(中英文)》 2005年第1期17-23,共7页
针对硬X射线巡天望远镜具有的18个探测器的设计,本文给出了直接解调成像方法快速实现的两个途径。一是根据点扩展函数值中有大量零元的事实,给出了基于点扩展函数值的非零元的Lucy迭代计算和存储方法;二是将直接解调成像方法中Lucy迭代... 针对硬X射线巡天望远镜具有的18个探测器的设计,本文给出了直接解调成像方法快速实现的两个途径。一是根据点扩展函数值中有大量零元的事实,给出了基于点扩展函数值的非零元的Lucy迭代计算和存储方法;二是将直接解调成像方法中Lucy迭代改为观测数据按一定方式分组排序的Lucy迭代。数据实验表明,本文方法大幅度提高了直接解调成像的速度。 展开更多
关键词 直接解调成像方法 硬X射线巡天望远镜 Lucy迭代 分细Lucy迭代 点扩展函数
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虚拟焦点的超分辨重建方法 被引量:2
6
作者 张慧滔 于平 +1 位作者 赵星 张朋 《无损检测》 2010年第5期332-337,共6页
工业计算机断层成像的分辨率一直是人们关注的焦点。针对空间分辨率由焦点大小主宰的CT系统,提出了一种虚拟焦点的超分辨图像重建方法。该方法是将实际焦点的强度分布近似看作两个虚拟焦点的强度分布,再将虚拟焦点近似成理想的点,利用... 工业计算机断层成像的分辨率一直是人们关注的焦点。针对空间分辨率由焦点大小主宰的CT系统,提出了一种虚拟焦点的超分辨图像重建方法。该方法是将实际焦点的强度分布近似看作两个虚拟焦点的强度分布,再将虚拟焦点近似成理想的点,利用插值代数重建算法的思想,在两个虚拟焦点下做正投影计算估计值和残差,根据像素对每个探测器单元的贡献对像素进行修正。试验证明,改进的插值代数重建算法可以有效地减少由焦点造成的模糊。 展开更多
关键词 工业计算机层析成像 超分辨率 图像重建 虚拟焦点
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双能谱CT的迭代重建模型及重建方法 被引量:12
7
作者 赵云松 张慧滔 +1 位作者 赵星 张朋 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期666-671,共6页
双能谱CT能够重建被测物体的等效原子序数和电子密度或是基材料的密度图像.与传统的单能谱CT相比,有更好的物质区分能力,有着广泛的应用前景.但是双能谱CT重建问题的非线性性给重建带来了困难.针对该问题,本文提出一种适于双能谱CT的New... 双能谱CT能够重建被测物体的等效原子序数和电子密度或是基材料的密度图像.与传统的单能谱CT相比,有更好的物质区分能力,有着广泛的应用前景.但是双能谱CT重建问题的非线性性给重建带来了困难.针对该问题,本文提出一种适于双能谱CT的Newton型迭代重建方法.该方法首先将双能谱CT对应的非线性问题线性化得到一个线性方程组,然后利用SART方法对该线性方程组进行求解,最后利用求得的方程组的解对图像进行更新.该方法的主要优点是其灵活性.它能够适用于常用的各种扫描模式,对于几何一致和不一致投影均有效.同时容易将该方法推广到多能谱CT和慢电压切换的CT系统.数值实验表明,该方法能够正确重建出基材料的密度图像.另外该方法能有效去除重建图像中的硬化伪影. 展开更多
关键词 双能谱CT 迭代重建 基材料分解 SART重建
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转台单侧多次偏置的旋转扫描模式的重建算法 被引量:8
8
作者 陈明 张慧滔 +1 位作者 陈德峰 张朋 《无损检测》 2009年第1期29-34,共6页
在用短的线阵探测器检测大尺寸物体时,人们提出了多种扫描模式,以扩大扫描视野,其中RT(rotation-translation),即旋转加平移扫描模式在工程上较为实用。针对CT转台单侧多次偏置的RT扫描模式,提出了反投影滤波型的重建算法。该算法可以... 在用短的线阵探测器检测大尺寸物体时,人们提出了多种扫描模式,以扩大扫描视野,其中RT(rotation-translation),即旋转加平移扫描模式在工程上较为实用。针对CT转台单侧多次偏置的RT扫描模式,提出了反投影滤波型的重建算法。该算法可以直接重建CT图像,避免了已有算法所需要的数据重排,因而提高了计算效率和图像空间分辨力,使图像重建所需的投影数据减少约一半,从而在相同的旋转和平移次数下有效地扩大了扫描视野。实际CT扫描数据验证了重建算法的正确性。 展开更多
关键词 重建算法 RT扫描模式 转台偏置 扫描视野 反投影滤波
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首都师范大学检测成像实验室CT研究进展 被引量:6
9
作者 赵星 张慧滔 +4 位作者 陈明 邹晶 杨涛 金智勇 张朋 《中国体视学与图像分析》 2008年第3期158-165,共8页
CT检测成像技术包括数据采集、图像重建、图像应用三个层面。本文简要介绍了近年来首都师范大学检测成像实验室在这三个层面技术研究方面所取得的进展。具体包括多种新的扫描模式和相应重建算法、X射线能量谱的研究、基于GPU的多种解析... CT检测成像技术包括数据采集、图像重建、图像应用三个层面。本文简要介绍了近年来首都师范大学检测成像实验室在这三个层面技术研究方面所取得的进展。具体包括多种新的扫描模式和相应重建算法、X射线能量谱的研究、基于GPU的多种解析重建算法和迭代重建算法的加速实现方法、多种伪影形成机理的研究及有效的伪影校正方法、基于GPU实现的体绘制算法、基于这些研究成果的算法平台和软件研发以及成果推广应用情况等。本文目的在于与本领域专家交流相关问题的国内外研究状况及本实验室的研究进展,促进研究的进一步深入。 展开更多
关键词 计算机断层成像 图像重建算法 扫描模式 图形处理器
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X射线CT成像的数学模型及其有关问题 被引量:15
10
作者 张朋 张慧滔 赵云松 《数学建模及其应用》 2012年第1期1-12,共12页
介绍了X射线CT系统和有关物理基础,综述了理想假设下的CT成像的连续数学模型和离散数学模型,以及相应的图像反演公式(重建算法),并对其基本思想及优缺点进行了分析。最后,分类阐述了实际X射线CT系统研制和应用需要研究的若干问题。
关键词 计算机断层成像 数学模型 RADON变换 投影变换 图像重建算法
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基于图形处理器的锥束CT快速迭代重建算法
11
作者 赵星 胡晶晶 +1 位作者 张慧滔 张朋 《北京理工大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第11期1310-1314,共5页
提出了一种基于图形处理器实现的锥束CT图像迭代重建算法.该算法将三维纹理作为被重建物体的离散模型,基于射线投射方法实现了锥束CT的正投影计算;通过反向逐层映射到三维纹理实现了反投影计算;采用多纹理融合等技术完成了图像校正和投... 提出了一种基于图形处理器实现的锥束CT图像迭代重建算法.该算法将三维纹理作为被重建物体的离散模型,基于射线投射方法实现了锥束CT的正投影计算;通过反向逐层映射到三维纹理实现了反投影计算;采用多纹理融合等技术完成了图像校正和投影校正.与经典的TMA-SART算法比较,作者算法运算速度快,占用显存少,支持全浮点精度运算,且易于在算法中添加先验知识和约束条件.通过对Shepp-Logan模型的图像迭代重建实验,验证了该算法的优势. 展开更多
关键词 计算机断层成像 图形处理器 迭代重建算法 射线投射
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松科二井深层沙河子组泥岩三维显微CT成像及对深部油气预测的启示 被引量:3
12
作者 杨瑨 侯贺晟 +4 位作者 符伟 国瑞 潘宗栋 张交东 张慧滔 《地质通报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1006-1014,共9页
为深化认识松科二井深层页岩气垂向变化规律,选取沙河子组3500~5700 m层段开展了X射线三维计算机断层扫描(X-ray 3D Computed Tomography,简称CT)成像实验。对19块直径2 cm的柱状岩心进行X射线CT扫描,获取了无损岩心扫描数据,并将其转... 为深化认识松科二井深层页岩气垂向变化规律,选取沙河子组3500~5700 m层段开展了X射线三维计算机断层扫描(X-ray 3D Computed Tomography,简称CT)成像实验。对19块直径2 cm的柱状岩心进行X射线CT扫描,获取了无损岩心扫描数据,并将其转化为灰度值信息。灰度值信息反映了样品中不同的组分,灰度高值代表骨架和矿物,灰度低值代表孔隙和裂缝。在此基础上,建立分辨率高达15μm的岩心三维图像空间结构,对重建岩心孔隙模型的孔隙形态、空间展布和配位数进行了对比,对样品孔隙度和连通性在垂向上的分布规律进行了统计分析。结果表明,等效孔隙直径大的区域孔隙度高,配位数大的区域连通性好,孔隙度和连通性的垂向分布规律与传统认识相符,与测录井信息可以相互印证。实验证明,基于三维CT成像的数字岩心技术具有数据分辨率高、信息丰富的优势,可作为今后深部油气预测与评价的重要辅助手段。 展开更多
关键词 数字岩心 孔隙结构 CT 松科二井 孔喉网络模型 气测异常
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锥束CT检测成像仿真系统的研究与实现
13
作者 金智勇 赵星 +3 位作者 张慧滔 杨涛 董莹莹 张朋 《小型微型计算机系统》 CSCD 北大核心 2010年第1期147-150,共4页
设计并实现一个用于CT专业教学和科研的锥束CT检测成像仿真系统.该仿真系统能够模拟对CT设备的控制,生成正投影数据,重建被测物体,并能对重建结果进行三维显示.该系统包括如下关键技术:按真实比例对CT设备建模,实现了锥束CT工作过程的... 设计并实现一个用于CT专业教学和科研的锥束CT检测成像仿真系统.该仿真系统能够模拟对CT设备的控制,生成正投影数据,重建被测物体,并能对重建结果进行三维显示.该系统包括如下关键技术:按真实比例对CT设备建模,实现了锥束CT工作过程的可视化;用场景图方法组织CT场景,简化了场景图形的管理方式;采用GPU加速CT正投影、图像重建和体绘制算法,在一定程度上解决了锥束CT大数据量快速计算问题.实验结果表明,该系统具有较快的运行速度,可满足用户交互操作的需要. 展开更多
关键词 锥束CT 仿真系统 场景图 可视化 GPU加速
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微分相位衬度计算机层析成像的感兴趣区域重建方法
14
作者 张敬娜 张慧滔 +3 位作者 徐文峰 朱溢佞 邓世沃 朱佩平 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第11期352-359,共8页
基于光栅干涉仪系统的X射线微分相位衬度计算机层析成像,不仅可以重建物体的线性衰减系数,还可以重建物体的相移系数和线性散射系数.在实际应用时,大面积光栅不易获得,常常遇到样品大于光栅的情况.当用小于样品的光栅对样品进行扫描时,... 基于光栅干涉仪系统的X射线微分相位衬度计算机层析成像,不仅可以重建物体的线性衰减系数,还可以重建物体的相移系数和线性散射系数.在实际应用时,大面积光栅不易获得,常常遇到样品大于光栅的情况.当用小于样品的光栅对样品进行扫描时,样品超出光栅成像视野的部分会导致微分相位投影信息被截断.本文针对微分相位衬度计算机层析成像提出了一种相移系数的感兴趣区域重建方法.该方法利用物体相移系数和线性衰减系数(即折射率实部减小量和折射率虚部)之间的近似线性关系;通过重建相移系数的Lambda函数和线性衰减系数的Lambda逆函数的多项式组合,近似重建物体感兴趣区域的相移系数.数值模拟实验依据菲涅耳衍射积分理论,进行计算机仿真X射线的传播过程和光栅成像过程.实际实验利用上海同步辐射BL13W1站的Talbot光栅干涉仪系统,分别对标准模体和生物样品进行光栅微分相位衬度计算机层析成像.数值模拟和实际实验结果都验证了该方法的有效性. 展开更多
关键词 微分相位衬度 计算机层析成像 感兴趣区域重建 相移系数
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Comparative analysis of phase extraction methods based on phase-stepping and shifting curve in grating interferometry 被引量:2
15
作者 刘小松 李恩荣 +8 位作者 朱佩平 刘宜晋 张凯 王志立 洪友丽 张慧滔 袁清习 黄万霞 吴自玉 《Chinese Physics B》 SCIE EI CAS CSCD 2010年第4期173-179,共7页
Two phase extraction methods which are based separately on phase-stepping and shifting curve are mainly used in phase-sensitive imaging in gating interferometry to determine the x-ray phase shift induced by an object ... Two phase extraction methods which are based separately on phase-stepping and shifting curve are mainly used in phase-sensitive imaging in gating interferometry to determine the x-ray phase shift induced by an object in the beam. In this paper, the authors perform a full comparative analysis and present the main virtues and limitations of these two methods according to the theoretical analysis of the grating interferometry. 展开更多
关键词 x-ray phase sensitive imaging grating interferometer phase-stepping shifting curve
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基于计算层析成像扫描数据的X射线能谱估计方法 被引量:7
16
作者 张慧滔 张朋 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第11期315-322,共8页
X射线能谱分布在双能谱X射线计算层析(CT)成像、CT图像的硬化校正、CT成像的定量分析等方面起着重要的作用。传统的X射线能谱估计方法是通过直接测量X射线穿过不同厚度物质后的衰减数据,间接估计X射线的能谱分布。与传统方法相比,提出... X射线能谱分布在双能谱X射线计算层析(CT)成像、CT图像的硬化校正、CT成像的定量分析等方面起着重要的作用。传统的X射线能谱估计方法是通过直接测量X射线穿过不同厚度物质后的衰减数据,间接估计X射线的能谱分布。与传统方法相比,提出一种由已知结构模体的CT数据间接估计X射线能谱的方法。该方法的特点是:1)不需要精确测量射线穿过物质的长度,只需要对已知结构和材质的模体进行CT扫描便可获得该材质下的衰减曲线,并且该方法对模体的制作精度要求不高;2)采用了带非线性约束的迭代求解方法,由于在迭代求解过程中加入了X射线能谱模型作为约束条件,大大减轻了求解模型的病态性和不适定性。所采用的X射线能谱模型考虑了靶材料对射线的吸收,更加接近实际CT系统的X射线能谱分布。数值实验表明:与已有方法相比,该方法能够更精确、更稳定地估计出X射线能谱的轫致辐射分布和特征辐射分布。 展开更多
关键词 X射线光学 成像系统 能谱估计 能谱模型 计算层析成像扫描数据 交替迭代算法 重建算法
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基于MRI及CT融合技术的膝关节PCL影像重建初探 被引量:2
17
作者 陈刚 钱玲玲 +4 位作者 张慧滔 付维力 唐新 李棋 李箭 《四川大学学报(医学版)》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期453-457,共5页
目的探索采用磁共振成像(MRI)及计算机X线断层扫描(CT)影像融合技术重建带两端骨结构的后交叉韧带(PCL)的可行性及实施路径,为PCL损伤的个体化治疗提供影像学支持。方法对12例正常青年男性膝关节行螺旋CT及MRI三维可快速自旋回波序列(SP... 目的探索采用磁共振成像(MRI)及计算机X线断层扫描(CT)影像融合技术重建带两端骨结构的后交叉韧带(PCL)的可行性及实施路径,为PCL损伤的个体化治疗提供影像学支持。方法对12例正常青年男性膝关节行螺旋CT及MRI三维可快速自旋回波序列(SPACE)检查,将两组影像数据提取并统一坐标系后,在MRI上框选PCL的坐标,将数据提取并代入到CT数据中,最后在CT上实现包含邻近骨结构的PCL二维及三维可视化影像重建,并测量部分解剖数据。结果 12例研究对象中有2例在验证转化数据时发现误差较大,予排除;其余10例受试者均成功实现图像融合,重建出带邻近骨结构的二维及三维PCL影像,测量数据与实体解剖数据比较具有较高重合度。结论利用CT及MRI影像融合技术三维可视化重建PCL方法可行,可为PCL的个体化治疗提供技术支持,但还可进一步简化及精确化。 展开更多
关键词 后交叉韧带 影像融合 三维重建
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不闭合CT扫描数据几何伪影的校正方法
18
作者 于平 陈德峰 +1 位作者 张慧滔 张朋 《光学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第6期103-111,共9页
针对扇束计算机层析成像(CT)不闭合的扫描数据,提出一种基于非线性优化模型的CT几何伪影校正方法。该方法对标志物细丝与被测物体同时扫描,通过求解基于细丝断层投影数据的非线性优化模型,精确估计CT系统的所有几何参数,进而校正包括扫... 针对扇束计算机层析成像(CT)不闭合的扫描数据,提出一种基于非线性优化模型的CT几何伪影校正方法。该方法对标志物细丝与被测物体同时扫描,通过求解基于细丝断层投影数据的非线性优化模型,精确估计CT系统的所有几何参数,进而校正包括扫描数据不闭合等几何参数误差引起的CT图像伪影。仿真和实测数据验证结果表明,利用本方法可有效消除不闭合扫描数据引起的CT图像几何伪影。 展开更多
关键词 成像系统 伪影校正 非线性优化模型 不闭合 CT扫描数据
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