有限角投影下的快速重建方法

介绍了层析X射线摄影合成 (tomosynthesis)的方法及原理 ,通过对tomosynthesis中各断层像和投影像间的关系方程组的分析 ,提出了基于tomosynthesis的快速重建方法 ,并且利用POCS方法加以约束 ,得到在有限角投影下的快速重建图像 .该方法的迭代次数为 1,大大小于ART方法的迭代次数 .计算机仿真表明 。

当前图像重建研究中的几个热点

在当前的图像处理研究中，图像重建是一个热点，其中研究方向又可归结为以下几个方面：（１）利用时频约束去除重建前和重建后的噪声。（２）运动器官的断层像重建研究。（３）不完全投影数据下的重建。（４）直接体积重建及三维显示。（５）非Ｘ 线ＣＴ 的研究。（６）并行计算ＣＴ 的研究。本文对这几方面作了简要的概述。

利用Vandermonde矩阵快速重建断层像的层析摄影合成方法

传统ＣＴ需要全方位的投影像，层析摄影合成不需要全方位的投影像，但成像不清晰．频域反卷积影像法（ＦＤＤＩ）克服了传统层析摄影合成方法不清晰的缺点，但ＦＤＤＩ的计算量大，计算中零频率丢失．本文利用Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ矩阵求逆的特性和我们提出的空间域图像移位消去法，可以用较少的计算量求解出卷积方程组，从而快速重建断层像．并用计算机仿真清晰重建了断层像，验证了方法的正确性．

离散卷积方程组的反卷积解法

对于离散卷积方程组，一般采用傅氏变换的方法求解，但在某些特定系数的情况下，零频率丢失。如在空间域用直接反卷积法求解，将解决这一问题。首先分析了离散卷积和离散反卷积的计算方法，对用高斯消去法和求逆法求解离散卷积方程组作了说明，最后对直接反卷积求解的计算量进行了估计。

SPECT局部重建中小波去噪方法研究

针对单光子发射断层成像技术中全局图像重建时间过长的问题,提出了局部重建的思想,同时为了提高局部重建图像的质量,需要在局部重建之前,对投影图像进行噪声去除.利用基于小波变换的复数改进二元萎缩相关去噪法,对噪声投影图进行处理,并利用局部重建算法进行图像的局部重建,在保留图像细节的同时,降低了图像噪声,缩短了重建时间.利用均方误差评价标准,对去噪结果进行评测,结果表明：在局部重建中,利用该方法进行去噪处理具有良好的效果.

X线层析摄影合成中的图像移位消去法

传统ＣＴ需要全方位的投影像，传统Ｘ线层析摄影合成（ＴＯＭＯＳＹＮＴＨＥＳＩＳ）不需要全方位的投影像，但成像不清晰。本文介绍Ｘ线层析摄影合成中最近提出的频域反卷积影像法（ＦＤＤＩ），克服了传统层析摄影合成方法不清晰的缺点，但ＦＤＤＩ的计算量大，计算中零频率丢失。我们利用Ｖａｎｄｅｒｍｏｎｄｅ矩阵求逆的特性和我们提出的空间域图像移位消去法，可以用较少的计算量求解出卷积方程组，从而快速重建断层像。

离散卷积方程组的矩阵解法

对于离散卷积方程组，一般我们采用傅氏变换的方法求解，但在某些特定系数的情况下，零频率丢失，或解不确定。本文首先分析了离散循环卷积的矩阵方法，然后给出离散卷积方程组的矩阵表示式，对于这种形式，可以采用求解普通方程组的方法求解。

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。

X线层析摄影合成快速迭代重建方法的仿真及评价

X线层析摄影合成 (tomosynthesis)是在有限角投影情况下图像重建的主要方法之一。对X线层析摄影合成中的一种快速迭代重建方法进行了计算机对比仿真 ,结果表明该迭代方法的迭代次数大大小于传统方法 ,如直接重建法 (ART) ,而重建质量基本相同。在介绍了评价重建图像质量的几个参数后 ,对不同方法和迭代次数的图像重建结果进行了定量评估。

基于tomosynthesis的图像重建方法

首先对tomosynthesis方法及其原理进行了分析 ,通过对tomosynthesis中各断层像和投影像间的关系方程组的变形 ,证明tomosynthesis与直接重建法 (ART)在本质上是相同的。tomosynthesis的重建过程的实质就是反投影重建法 ,是在有限角的情况下的不完全数据重建。在全方位投影信息情况下 ,我们可以把全方位投影信息视为两个有限角投影信息的组合。最后利用tomosynthesis中按行重建的概念 ,以行为单位进行重建。计算机仿真结果证明结论正确。

离散卷积与离散傅氏变换的矩阵关系

分析了离散卷积，离散相关，离散傅氏变换的矩阵形式，以及各矩阵形式间存在着密切的关系。并利用离散卷积和离散傅氏变换的矩阵关系，证明了循环矩阵逆阵的求解公式。

利用脱氧核酶调控基因表达的DNA计算模型研究(英文)

用于逻辑调控基因表达分子自动机的研究是DNA计算的重要研究领域.文中将脱氧核酶技术应用于DNA计算研究当中,利用脱氧核酶的特性,特别是可以作为反义药物的特点,作为构建分子自动机的主要材料,设计了调控基因H-ras表达的DNA计算模型,而且模型也可适用于其它过表达基因的调控.结合DNA计算具备的高度并行性和智能性的优点,该模型为DNA计算在基因表达调控方面的应用做了进一步探索.

均匀介质中γ成像三维图像重建

将γ相机的小孔成像模型类比成平行束模型,在代数重建法(ART)的基础上,加入衰减补偿,实现了均匀介质γ成像的三维图像重建。对比加入衰减补偿和未加入衰减补偿所重建放射源的位置和强度分布,得出介质对γ相机成像三维图像重建的影响:屏蔽介质只会影响重建后放射源的强度分布,不会影响放射源的位置分布。通过MC模拟数据的重建结果表明,本方案是切实可行的。

立体电子内窥镜的工作原理与发展现状

在电子内窥镜基础上结合计算机技术及立体显示技术发展起来的立体电子内窥镜以立体图像观察人体内部,从而不仅提高医疗诊断的准确性,并且使内窥镜越来越多的参与到手术中,对于微创手术具有重要的意义。本文介绍了立体电子内窥镜中立体显示技术及其系统结构,描述了立体电子内窥镜的发展现状,并展示了当前前沿的机器人辅助手术系统中内窥镜导航系统的组成。

基于Feldkamp算法的SPECT锥形投影重建

单光子发射计算机断层成像(SPECT)是核医学的一种重要技术,其日前在临床上有广泛的应用。Feldkamp算法是CT锥形投影重建中使用较为广泛的一种近似重建算法。该算法具有以下四个好处:允许非完全的扫描轨迹、允许局部探测覆盖、计算效率高、较少的图像噪声和振铃效应,同时Feldkamp算法易于移植,所以本文选用这种算法,将其应用于锥形投影SPECT图像重建中。

桶内γ放射源的定量重建

考虑到实现放射性废物的分布位置和剂量的快速准确测定,对核设施的安全运行、放射性废物评估和处理有重要的意义.作者针对在实际放射源测量中只能获得较少γ相机投影数据的问题,研究使用基于压缩感知的稀疏重建技术实现桶内黑体放射源的三维分布定量重建.通过对桶内模拟放射源与真实放射源两组投影数据的重建,表明该算法能够在稀疏投影条件下精确重建出桶内放射源的三维位置、形状及相对强度等信息,实现桶内放射源的定量三维重建.