高级模型迭代重建与滤波反投影在定量检测肺气肿中的价值对比研究

目的:探讨高级模型迭代重建(ADMIRE)与滤波反投影(FBP)在定量检测肺气肿中的临床应用价值。方法:选取2023年1月—12月于利津县中医院进行检查的83例慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者,所有患者均完成标准剂量进行超低剂量CT扫描,且根据临床诊断信息,患者存在不同程度的肺气肿。本组患者的扫描结果采用FBP、ADMIRE 3级、ADMIRE 5级进行重建,比较不同重建算法对应的肺气肿指数(EI)、全肺容积(TLV)、平均肺密度(MLD)以及15%肺衰减值(pere 15)、噪声(SD)值与信噪比(SNR)值以及图像质量的主观评分。结果:标准扫描及超低剂量扫描对应的EI、MLD、pere 15、SNR值、SD值以及图像质量主观评分均有差异。三种重建方法的EI超低剂量扫描、MLD标准扫描、MLD超低剂量扫描、pere 15标准扫描及pere 15超低剂量扫描对比,差异有统计学意义(P<0.05);根据3种重建方法对应的图像质量主客观评价结果,ADMIRE 3级对应的图像质量评分最高,3种方法对应的SD值、SNR值以及主观评分差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:在肺气肿定量检测中,辐射剂量可直接影响定量检测结果与图像质量,采用超低剂量CT扫描时,利用ADMIRE 3级进行图像重建,可获得质量较好的CT图像,为肺气肿程度的诊断提供可靠依据。

应用插值滤波反投影快速重建300MW电站锅炉准三维温度场

基于辐射传递模型和投影重建技术的图像法温度场测量为研究电站锅炉燃烧工况的变化,进行燃烧诊断提供了新的手段。针对现有温度场重建算法无法满足实时在线监测的要求,提出了基于二元矩形插值公式的滤波反投影重建算法,通过对火焰图像中获取的投影数据进行插值后滤波反投度分布切片,校正后的比色法测温公式被用来计算断面内各点的温度值,最后通过 OpenGL 技术将各断面的温度显示在三维坐标中。该算法降低了温度场重建的时间复杂度,从现场 300WM 电站锅炉的实际测试,达到了现场在线监测的要求。

激光反射层析成像中滤波反投影算法特性研究

激光反射层析成像技术是一种新型的远距离、高精度成像手段。滤波反投影是反射层析图像重构中采用的基础性算法,而滤波器的性能对重构图像的质量有较大影响。分析四种典型滤波器的时频特性,进行激光对目标探测的仿真实验,接收激光反射回波,用多种滤波器分别对回波数据进行处理后重建图像。与原始图像相比并进行图像质量评价,以分析各种滤波器对成像的影响。研究结果表明,在有Poisson噪声干扰的情况下,接收激光反射回波图像的振荡与滤波器有关,重建滤波器的主瓣高度和旁瓣衰减对重建图像的空间分辨能力产生影响。

冠状动脉CT血管成像iDose4迭代重建与滤波反投影重建图像质量和辐射剂量比较

目的比较iDose4迭代重建与滤波反投影(FBP)重建在冠状动脉CT血管成像(CCTA)的图像质量和辐射剂量,评价iDose4迭代重建的临床应用价值。资料与方法所有患者采用FBP和iDose4两种重建方法行64层CCTA检查。对采用iDose4重建的患者根据体重指数(BMI)分为管电压120kV组和100kV组;FBP组重建时管电压固定为120kV。采用四分法评价图像质量,并计算图像信噪比(SNR)和对比噪声比(CNR)。结果 iDose4120kV组和FBP120kV组图像质量评分分别为(3.2±0.8)分和(3.0±0.7)分,SNR分别为16.5±3.8和13.8±3.9,CNR分别为21.6±6.8和17.6±6.6,辐射剂量分别为(5.5±1.6)mSv和(8.5±1.4)mSv,差异均有统计学意义(P<0.05),其中辐射剂量下降36%。iDose4100kV组和FBP120kV组图像评分分别为(3.1±0.6)分和(3.0±0.8)分,SNR分别为16.8±3.0和17.1±4.4;CNR分别为24.6±6.8和19.8±6.2,辐射剂量为(4.2±1.1)mSv和(8.6±1.2)mSv,差异均有统计学意义(P<0.05),其中辐射剂量下降51%。结论管电压固定为120kV时iDose4迭代重建较FBP重建可显著提高图像质量,并降低辐射剂量;低管电压(100kV)的iDose4迭代重建与高管电压(120kV)的FBP重建图像质量无显著差异,但可以显著降低辐射剂量。

图像域迭代重建算法与滤波反投影法对肝脏CT图像质量和扫描剂量影响的比较研究

目的:评价图像域迭代重建算法(iterative reconstruction in image space,IRIS)与滤波反投影法(filtered backprojection,FBP)对肝脏CT图像质量和扫描剂量的影响。方法:采用西门子emotion 16层螺旋CT,在上腹部常用扫描管电压130 kV条件下,曝光量分别采用250、230、210、190、170、150、130、110、90、70、50、30、20 mAs对尸体标本进行上腹部扫描,采用IRIS与FBP分别对扫描后的原始数据进行重建。以130 kV、250 mAs FBP重建图像作为对照,比较不同扫描剂量条件对肝脏图像质量的影响,探讨IRIS对降低肝脏CT扫描剂量、提高肝脏CT图像质量的作用。结果:在相同扫描条件下,IRIS重建图像质量优于FBP重建图像质量;在同等图像质量的前提下,IRIS可以降低40%的扫描剂量。结论:与FBP相比,IRIS可以显著降低扫描剂量,提高肝脏CT图像质量。

基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建算法研究

颅脑磁感应断层成像技术(BMIT)是一种非接触、无创的新兴颅脑医学成像技术,图像重建算法是提高重建图像质量的关键。依据BMIT反投影算法和迭代算法,设计出一套基于滤波反投影的脑磁感应迭代重建方法。首先根据滤波反投影重建算法原理,给出初始电导率分布,其次基于电导率变化敏感性加权计算滤波反投影矩阵,最后利用一步牛顿迭代构成滤波反投影迭代重建算法,通过设置理想条件数G来修正Hessian矩阵,改善重建过程的病态程度,并对待重建数据进行标准化位置校正处理。实验结果表明,该算法成像速度快,重建出的图像具有较高分辨率,能够准确反映成像区域内仿真病变的大小及位置信息,且轮廓清晰,为颅脑磁感应断层成像技术应用于临床监护奠定了基础。

iDose4迭代重建与滤波反投影重建在CCTA图像中的应用价值比较

目的:探讨iDose4迭代重建在冠状动脉CT血管造影(coronary CT angiography,CCTA)中的应用价值。方法:选择冠心病患者124例,均行CT扫描iDose4迭代重建与滤波反投影(filtered back-projection,FBP)重建。iDose4迭代重建患者依体质量指数(body mass index,BMI)进行分组,BMI≥20 kg/m2为迭代组1(135 k V),共56人,BMI<20 kg/m2为迭代组2(110 k V),共68人;FBP组均采用110 k V管电压进行扫描。分别对信噪比(signal noise ratio,SNR)、对比噪声比(contrast to noise ratio,CNR)及图像质量进行比较分析。结果:迭代组1与FBP组的SNR、CNR、辐射剂量及图像质量评分差异均存在且差异具有统计学意义(P<0.05)。迭代组2与FBP组的CNR及辐射剂量差异均存在且差异具有统计学意义(P<0.05),SNR、图像质量评分差异不具有统计学意义(P>0.05)。结论:低压iDose4重建法在64排CCTA中辐射剂量小且图像质量好,值得在临床中推广应用。

滤波器对滤波反投影重建图像质量的影响

在工业CT无损检测中,切片图像质量直接影响到后续的检测。而滤波函数的选取对图像重建质量影响较大。采用了一种新滤波函数。当新滤波函数的参数a取不同值时,可以近似代替R_L、S_L等滤波函数。通过比较了几种滤波器的空频特性,分析了它们对重建图像质量的影响。仿真与实测数据重建的实验表明新滤波器在a=2时重建图像Gibbs效应小,并具有较高的空间分辨率与密度分辨率。

扇束工业CT滤波反投影重构算法的快速实现

扇束工业CT一般采用滤波反投影算法进行CT图像重构,其计算复杂度为O(N3)。如果不进行优化,这种算法的计算速度很难达到工业构件检测的要求。利用正、余弦函数的性质,提出了针对扇束滤波反投影重构算法的一种优化方法。分析表明,这种优化方法理论上可以使运算速度提高3倍。计算机模拟和实验显示,在实际实现中,同时采用这种方法与几何参数表方法可以使重构速度提高6倍以上。

SPECT骨断层重建的滤波反投影法和有序最大期望值法的比较

目的:比较SPECT骨断层图像重建的有序最大期望值法(OSEM)与滤波反投影法(FBP)的图像效果。方法:32例患者进行SPECT骨断层显像,采集部位以脊柱为主。给药(30mCi99mTc-MDP)3～4h后进行断层图像采集。由1位技师对图像数据分别进行OSEM和FBP(包括Metz窗函数和Butterworth窗函数)图像重建。由3位核医学医师独立双盲阅片。结果:OSEM放射条纹状伪影远远少于FBP,图像分辨率和图像清晰度也优于FBP。结论:骨断层重建方法OSEM法优于FBP法。

扇束滤波反投影重构算法中旋转中心误差校正

扇束工业CT系统普遍采用滤波反投影 (FBP)重构算法。该算法要求扫描检台旋转中心须与FBP算法重构中心一致。受扫描系统精度的限制 ,这一要求难以得到充分的满足 ,从而引起重构图像出现重影伪像。为此 ,推导了一种校正方法。计算机模拟和实验证明了该方法的有效性。这种方法对ICT扫描系统的调试具有参考价值。

用快速哈达玛变换加速滤波反投影算法的滤波过程

为了加速滤波反投影算法的滤波过程,提出了用快速哈达玛变换(FHT)实现线性卷积的快速算法。分析了哈达玛变换的特点和快速算法的时间复杂度,设计了用FHT计算线性卷积的矩阵表达式,并推导出了哈达玛域滤波器的增益矩阵的求解公式,分析了该方法的加速原理及其适用条件。理论分析表明,该方法比FFT线性卷积法快了一倍。仿真实验表明,该方法在不影响图像重建精度的情况下,相对于FFT线性卷积法,将滤波过程的速度提高了近一倍。

计算机模拟CT滤波反投影重建的方法

目的:选择合适的滤波函数处理对CT反投影图像进行滤波,从而达到消除反投影所产生的星形伪影的目的。使得CT滤波反投影重建的方法直观地演示出来,也便于比较不同滤波函数的效果,寻找更好的滤波函数。方法:采用计算机软件编程实现计算机模拟CT反投影重建,以VC软件平台IDE集成开发环境,开发出一个具有可视图形界面的上位机软件,通过选择不同的滤波反投影参数,对重建的图像的效果进行定量的比较,探讨滤波函数中不同参数对结果的影响。结果:通过软件编程实现了标准体模图像重建的模拟,界面简单,可以直观地对CT图像进行反投影重建,同时所选择的基于频率域变换的滤波函数也部分消除了重建过程中造成的星形伪影,提高了图像均匀度,使标准体模的重建图像达到预期的理想效果。结论:开发的软件实现了CT反投影重建,能够将标准体模反投影重建的成像过程以更清晰的方式展现出来,有利于在医学物理学理论课和实验课的教学中,直观演示星形伪影及滤波效果,使学生更好地学习CT技术的原理。也有利于尝试新的投影算法,寻找新的滤波函数。

基于滤波反投影算法的血管内光声图像重建

将目前在光声断层(PAT)成像中得到广泛应用的滤波反投影(FBP)重建算法应用到血管内光声(IVPA)成像中,提出一种简单快速的二维图像重建方法。首先,对组织产生的光声信号进行滤波、逆卷积和时域一阶求导的预处理;然后,针对IVPA在血管腔内封闭成像的特殊性,采用权重法将预处理后的光声信号数据对导管以外的成像区域沿弧线进行反投影,得到成像平面内每个网格点处的初始光声压。最后,得到反映血管壁组织结构形态的横截面灰阶图像。对仿真血管模型的实验表明,采用所提出的方法重建IVPA图像的结构,相似性指标(SSIM)可达到0.571 7。合理选择滤波函数、滤波截止频率以及测量位置数,可以提高IVPA重建图像的质量;对光声信号进行时域一阶求导处理,能有效地突出重建图像中的组织结构信息。该方法为后续图像重建算法的优化奠定基础。

滤波反投影图像重建算法研究

CT是一种先进的成像技术,被广泛应用于工业无损检测和医学图像处理中。目前CT图像重建算法多采用滤波反投影算法。本文介绍了滤波反投影算法的基本原理,讨论了滤波函数的设计,给出了采用该算法的计算机仿真重建结果。实验结果表明,重建精度依赖于具体的滤波函数,而且在投影数据完全时可获得较高质量的重建图像。

一种滤波反投影算法的加速方式

提出了滤波反投影(filtered back projection,FBP)算法的基于被动式射线驱动和预插值的反投影策略。首先对滤波后的投影采用线性插值预插值到更加精细的间隔上,然后对每个角度下的滤波投影用被动式射线驱动法反投影,得到重建图像。反投影时为了减少求取投影地址时三角函数的运算,将三角函数值事先求得并存到查找表中,需要时调用。反投影时采用简单的最邻近插值法插值,以节省插值时间。仿真实验表明,这种方法可以有效提高反投影速度。

基于小波变换的滤波反投影算法

滤波反投影算法是Ｒａｄｏｎ 逆变换最常用的一种数值计算方法，在ＣＴ技术和信号处理中得到了广泛的应用。本文把小波变换应用于滤波反投影算法中，给出了一种用小波变换对投影数据作滤波处理的方法，这种方法与常规方法比较，具有精度高，抗噪能力强，参数易于选取等优点。文中给出了模型和实际地震资料处理实例，证明了该方法的有效性。

滤波反投影法与自适应迭代法关于双低儿童胸部CT增强体模的图像质量评估

目的使用儿童胸部模型评估滤波反投影(Filtered Back Projection,FBP)算法与AIDR 3D算法对噪声降低和优化图像质量的差异。方法一个仿真1岁儿童胸部模型的胸腔内配备了6组含有不同碘浓度的管状塑料管,浓度范围0.89~5.29 mgI/mL。该模型在320排CT扫描仪选用低管电压(80 kV)和低电流(13、16、19、22、24、27 mAs)下扫描。图像重建采用FBP、自适应迭代AIDR 3D和AIDR 3D Strong三种方法。测量不同碘浓度的塑料管内和模型组织部分的CT值、图像噪声、对比噪声比(Contrast to Noise Ratio,CNR)。两位放射科医生对影像质量进行独立评估。结果相对于FBP法,AIDR 3D在相同剂量水平下有效降低图像噪声。采用AIDR 3D Strong算法对80 kV和13、16、19、22 mAs儿童胸部模型图像进行了高质量评分(AIDR 3D Strong:3.85±0.39,AIDR 3D:3.54±0.46,FBP:3.17±0.68)。与相同的低剂量方案相比,使用AIDR 3D Strong重建试管(4.42 mgI/mL)的CNR值高于FBP重建试管(5.29 mgI/mL)。结论相比FBP,AIDR 3D Strong显著降低了图像噪声,提高图像质量。对于儿童CT扫描在低辐射剂量下,有进一步降低造影剂的浓度的可能。儿科胸部模型验证可尝试多种低浓度碘化造影剂和低剂量扫描,优化CT扫描方案。

CT图像重建滤波反投影算法中指数滤波器的研究

CT技术的核心是图像重建,而图像重建的决定因素是重建算法,其优劣直接影响对重建结果准确性的判断。CT图像重建算法可以分为迭代法和解析法两大类,其中解析法具有比较严密的数学理论基础,且处理速度快,所以在CT技术领域得到广泛应用。在解析重建算法中,滤波反投影算法拥有较高的运算效率,能获得较好的图像重建质量,而且滤波反投影算法的成本低,易于通过并行实现,便于进一步提高其重建速度,所以该算法为解析法中的主流算法。根据滤波反投影算法的实现原理,其中滤波函数的选取对重建结果、重建速度等方面有着举足轻重的作用。针对滤波函数的选择进行研究,首先在分析常用R-L和S-L滤波函数的基础上,引入指数滤波函数的研究,并借助调整指数参数的取值,分析了该函数在无噪声和有噪声情况下对图像重建的影响。通过实验仿真的方法,验证了指数滤波函数在保证较好的空间分辨率的情况下,保持了良好的图像重建特性。

基于算术傅里叶变换的滤波反投影算法的滤波过程的加速

滤波反投影算法是解析法图像重建的经典算法，其加速方法的研究是目前研究的热点之一。利用算术傅里叶变换和分段卷积的组合可实现滤波加速的方法：首先将斜变滤波器的单位冲激响应分为两段，然后每一段与投影信号采用算术傅里叶变换的方法间接实现线性卷积，最后利用重叠相加法求得滤波投影。实验表明，此方法可以有效地提高滤波反投影算法的运算速度，可比直接卷积的运算速度快390倍，比采用快速傅里叶变换方法的速度快约30％，是一种有效的加速方法。