考虑射束硬化的煤岩CT数据阈值分割方法及应用

射束硬化是工业CT应用中的常见现象,射束硬化会导致同一密度组分呈现不同的灰度值,严重影响对各组分的分割及后期重构。为对射束硬化效应影响下的煤岩试样CT扫描数据精确划分,研究了射束硬化影响下的煤岩试样灰度值的分布规律,发现灰度束上灰度值的变化能够真实反映组分密度变化,并从理论上推导证明了这一结论,据此提出了灰度束阈值分割方法。灰度束阈值分割方法是将CT重建后的三维灰度数据体离散为一维的灰度束,根据目标组分种类的数量选择合适的全阈分割方法进行分割,并对其进行多值化,将多值化后的一维数据体重新集合为三维数据,三维数据中不同值代表不同组分,从而将各组分区分。采用灰度束阈值分割方法对6种射束影响下的煤岩组合体扫描数据进行了阈值分割并重构,证明了本方法的有效性。研究结果能够对非均质煤岩及其他材料CT扫描数据精确划分提供参考。

预硬化法校正工业CT射束硬化伪像规律的研究

X射线工业CT系统都会产生不同程度的射束硬化伪像。研究一种有别于软件校正模型的更为简单实用的射束硬化伪像校正方法。该方法对X射线进行一定程度的预硬化,通过实验获得预硬化材料种类及射束硬化伪像的校正规律。结果表明,铜、铅为理想的预硬化材料,预硬化材料厚度与射束硬化伪像校正效果具有很好的对应关系。

X射线TICT在复合材料工件检测中的射束硬化拟合校正研究

X射线TICT中,X射线透射物质时,发生了能谱硬化现象。使图像重建时出现伪影。因此必须进行修正。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了X射线TICT在检测复合材料工件中,X射线射束和与透射厚度的关系,并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,首先拟合出射束和与透射厚度的关系式,然后推导出X射线射束和校正为单色射线射束和的等效厚度与透射厚度的关系及其等效方法,最终得出X射线TICT在检测复合材料工件中X射线等效单色射线的衰减系数的射束硬化拟合值,再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线TICT在检测复合材料工件中射束硬化造成的影响。

基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正方法

根据锥束CT射束硬化机理,提出一种基于切片轮廓重投影的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从原始投影图像重建的序列切片图像中得到中心切片和斜切片的轮廓信息,然后根据实际扫描时的锥束CT成像系统参数建立重投影坐标系,通过射线与切片轮廓重投影到平板探测器上的求交计算,得到射线穿越物体长度与投影灰度之间的对应关系,最后拟合射束硬化曲线并校正射束硬化伪影。仿真与实际校正结果均表明,该方法可简单有效地消除锥束CT的射束硬化伪影。

X射线TICT中射束硬化拟合校正研究

X射线TICT中,由于射线硬化现象使图像重建时出现伪影。文中对X射线硬化现象进行了分析,探讨了在均匀物质中,X射线射束和与透射厚度的关系,并根据Beer定律和X射线与物质作用的特点,通过获取X射线射束和数据,首先拟合出射束和与透射厚度的关系式,然后得出X射线射束和校正为单色射线射束和的等效厚度与透射厚度的关系及其等效方法,最终得出X射线等效单色射线的衰减系数的拟合值,再对此衰减系数拟合值进行卷积反投影重构,即可有效消除X射线射束硬化的影响。

基于分段硬化曲线的X射线CT射束硬化校正方法

研究了X射线CT射束硬化的形成机理,分析了射束硬化校正的常用方法,建立了以投影灰度为自变量的射束硬化校正模型,从而降低了射束硬化校正的计算难度。分析了采用多项式拟合射束硬化曲线的优缺点,提出一种基于多项式的分段硬化曲线表达新方法。该方法首先采用过原点的多项式曲线拟合硬化数据,然后通过所得多项式曲线的曲率变化,判断该曲线在拟合区间两端是否出现振荡,并对振荡部分的多项式曲线采用幂函数曲线进行替换,同时保证各段曲线在连接点处C1连续(曲线的C1连续定义为,两条曲线交于一点且在交点处的一阶导数相等)。计算机CT仿真实验结果表明,该方法对理想CT图像和含噪CT图像的射束硬化校正,均表现出良好的稳定性,并可基本消除射束硬化造成的伪影。

工业CT射束硬化研究

针对工业CT(industrial computed tomography,ICT)使用的X射线为一种多能谱射线,分析这种X射线对物体进行断层扫描时发生硬化的机理及其对重建结果的影响,推导出用于校正的数学模型。利用仿真手段对该数学模型进行验证。仿真和实验结果表明,该数学模型对射束硬化可起到较好的校正作用。为高精度工业CT设计提供一定的理论基础和方法。

基于CT数据一致性的双多项式射束硬化校正改进

针对目前各种校正算法对条状伪影校正效果不显著,分析了条状伪影的产生原因.由此考虑射线穿过不同骨厚度对软组织投影贡献的影响,对基于H-L一致性条件的双多项式校正算法的软组织校正多项式改进.Forbild头部模体的仿真结果表明,该改进方法对杯状伪影和条状伪影都有良好的校正效果.

CT模体投影解析计算及其在射束硬化校正中的应用

为了开发出有效的医学诊断X射线CT（计算机断层扫描）射束硬化校正方法,结合X射线源能谱分布以及数学CT模体内各区域的几何形状和材料成分,提出一种宽能谱X射线投影解析计算方法.首先在仅考虑人体组织的前提下将CT值映射为材料成分,然后采用解析方法确定区域边界,最后根据X射线能谱分布计算投影数据.与线积分投影比较,该方法不但能够生成更真实的投影,而且能够为射束硬化校正与CT重建研究提供统一的投影数据.FORBILD头部模体实验结果表明,骨校正的骨区域CT值不一致误差比水校正的小4-5 Hu,比单能谱重建的大5-6 Hu.

CT系统的能谱估计及射束硬化校正算法

本文给出对CT系统X射线能谱的估计算法和单成分被测物体CT成像的射束硬化校正算法,并给出和分析了数值模拟结果。

X-射线工业CT射束硬化校正中噪声的抑制

X-射线工业CT中,传统的线性化(ConventionalLinearization,CL)校正法去除射束硬化影响时,会放大投影的噪声,进而降低CT图像的信噪比(SNR)。为克服该点不足,提出了一种改进的线性化(ImprovedLinearization,IL)校正法。该方法基于投影噪声的特点,设计了一种自适应滤波器;利用该滤波器从原始投影数据中提取其噪声,求得由噪声引起的校正误差;根据该误差对校正结果进行修正以抑制投影噪声的放大。通过不同管电压和被检材质,对IL校正法进行了验证。实验结果表明,IL校正法能去除射束硬化的影响,并能有效地抑制校正过程中投影噪声的放大。与CL校正法相比,IL校正的CT图像SNR提高了约6倍。

基于配准模型仿真的锥束CT射束硬化校正方法

根据锥束CT射束硬化机理,提出一种实际扫描与仿真投影相结合的锥束CT射束硬化校正新方法。该方法从实际重建的零件序列切片图像中提取轮廓点集,然后采用初始-精确两步配准算法配准测量点集和CAD模型,并对配准后的CAD模型进行投影仿真,得到射线在各成像点上穿越零件的长度,最后采用新的指数函数拟合长度-灰度曲线并据此校正射束硬化伪影。仿真与实际校正结果均表明,该方法可基本消除射束硬化伪影且简单实用。

CT成像射束硬化校正方法研究

X射线CT(computed tomography)成像技术是现代医学和工业重要的诊断与检测手段。实际使用的射线源一般为宽能谱多色射线源,当多色射线穿过物体时,低能光子由于光电效应被优先吸收,因此使得射线能谱变窄。这导致CT图像的退化和杯状伪影的产生。本文系统分析了CT成像的物理过程,提出了一种简单有效的射束硬化校正方法。此方法包括三步,首先对投影图像进行散射抑制处理,其次是基于重投影的射束硬化校正,最后是基于小波变换的CT图像降噪处理。实验验证了方法的有效性。

双能量X线图像处理技术中射束硬化补偿算法的研究

为解决X射线在人体组织中的射束硬化效应对双能量图像分离的影响,本文作者采用与人体软组织吸收系数接近的有机玻璃测量X线的衰减系数,用二阶多项式拟合X线衰减的非线性性,求出拟合系数,在双能量X线图像减影之前对高、低能图像分别作非线性校正,取得了较好的效果。

基于单成分被测物体的射束硬化校正算法

经典的CT重建算法基于X射线源为单色源的假设,而实际上由于工业CT机或医用CT机的X射线是多色的,通常只能得到多色投影数据。若直接用多色投影数据来重建图像,就会出现射束硬化伪迹,这种硬化伪迹如果不校正就会影响医学诊断和工业检测的结果。本文通过对计算机断层成像中射束硬化产生的原因分析,给出了基于单成分被测物体的射束硬化校正算法,并对算法进行了数值模拟。

一种基于多能统计的射束硬化校正方法

在X射线层析成像(X-CT)系统中,传统的CT重建算法都基于射线源是单能的假设提出的,而实际的射线源是多能的,直接由多能投影数据用传统的重建算法重建图像,会导致硬化效应。本文把实际的多能谱细化成若干个子能谱,根据光子数服从Poisson分布这一规律建立数学模型,在传统迭代重建算法的基础上,借用统计的方法进行参数估计。实验结果表明该方法可以有效消除重建图像中的杯状伪影,提高重建图像质量。

射束硬化对CT系统平面内空间分辨率的影响

探讨射束硬化对于测量CT系统平面内空间分辨率的影响,在两台相同型号规格的全身16排螺旋CT机上,进行射束硬化校正和不进行射束硬化校正两种情况下,分别计算由被测CT扫描所得小针图像的MTF曲线,然后取MTF曲线幅值的0%,2%,10%以及50%处所对应的空间分辨率线对数进行对比,进而分析射束硬化对与测量扫描系统的平面内空间分辨率的影响。结果表明,在不同层厚以及不同卷积核重建小针图像情况下,是否对图像进行射束硬化校正对于测量平面内空间分辨率的影响存在差异性不同的重建图像场景,射束硬化带来的影响趋势不同。

工业X射线CT中基于深度学习的射束硬化伪影抑制方法（英文）

利用工业CT进行无损检测时,由于实际X射线源的宽能谱特性,目前现有的大部分重建算法得到的图像含有射束硬化伪影。射束硬化伪影降低了图像的质量,影响了CT图像应用,如CT图像诊断等。本文提出一种基于深度学习的减少硬化伪影的方法,用大量含有硬化伪影的断层图像作为输入,用相应的在固定能量下重建的不含硬化伪影的图像作为输出来训练卷积神经网络。通过建立含有硬化伪影的断层图像与不含硬化伪影的断层图像之间的映射关系,来抑制硬化伪影。实验结果证明了本文所提方法在降低CT图像硬化伪影上的有效性。

基于基图像TV模型的CT射束硬化校正方法

X射线CT中,X射束硬化导致重建图像中出现伪影,严重影响了图像质量。论文深入分析了射束硬化对原始投影数据的影响,并提出了一种基于基图像TV模型的射束硬化校正方法。该方法首先依据射束硬化的物理特征建立了带有可调参数的初步校正模型;其次,在不同的可调参数条件下,原始投影数据经该模型预处理变换得到多组预处理投影序列;再次,分别对预处理投影序列进行重建得到一系列校正基图像;最后,将基图像的线性组合作为最终重建图像。其中,加权系数的最优解是以最终重建图像的全变分(Total Variation,TV)函数作为目标函数,通过迭代法求得。为验证该算法,对真实的铝柱体模和工业检测件进行了实验,结果表明,该算法对射束硬化引起的杯状和条状伪影均有显著的抑制效果。

基于投影空间的CT射束硬化校正方法

针对医用X线CT成像系统的多色能谱X线在成像过程中出现的CT图像硬化伪影,会降低图像质量,干扰诊断等问题,需要对CT硬化伪影进行校正.本文对于单介质水和水骨混合物分别提出了一种基于投影空间优化的多项式拟合校正方法.首先,构建投影校正模型和理想投影模型;然后,将构建的投影校正模型与理想投影模型做对比,差异最小时确定校正系数;最后,把校正系数代入投影校正模型中再重建图像.经仿真实验结果表明,所提出的多项式拟合校正方法能够很好地去除CT硬化伪影,提高图像精度,对CT的精准定量分析具有重大意义.