固体火箭发动机窄角扇束CT投影直接重建算法

用于固体火箭发动机检测的窄角扇束CT采用重排算法进行图像重建,而重排算法用到的插值运算会造成投影数据的不准确,使得重建的CT图像质量下降。为了解决重排算法存在的问题,提出了一种新的直接卷积反投影算法。该算法避免了重排过程,直接利用不等间距平行束投影数据进行卷积反投影重建。为了验证直接卷积反投影算法的有效性,进行了数值仿真和实验验证,并将直接卷积反投影算法与重排算法进行对比。仿真和实验结果表明,直接卷积反投影算法比重排算法的图像重建时间短,直接卷积反投影算法较重排算法的重建图像质量高,这对固体火箭发动机缺陷的精确测量具有重要意义。

扇束CT几何伪影的校正方法

实际工业CT系统很难满足经典CT图像重建公式所要求的射线源焦点、转台中心及线阵探测器之间严格的对准关系.不满足对准关系将导致经典CT图像重建公式所重建的图像中出现几何伪影.本文引入可以描述一般情况下CT扫描几何关系的一组几何参数,给出了由金属丝的投影数据间接估计这些几何参数的方法,还给出了基于这些几何参数的图像重建公式.本文只假设转台的旋转轴垂直于由射线源焦点与线阵探测器所形成的扇束,而不要求扫描系统满足其它几何对准关系.对于扫描系统不对准的情况,先按照本文方法估计几何参数,再将其代入本文提出的图像重建公式,便可以正确重建出被测物的断层CT图像.

扇束CT重建图像的几何伪影分析

实际工业CT系统在机械安装时很难满足经典CT图像重建公式所要求的几何对准关系。当不满足该几何对准关系时,利用经典CT重建公式重建的图像将出现几何伪影,从而影响对CT图像的判读。针对扇束CT扫描系统,研究了几何参数误差对一根细丝断层图像的影响,导出了描述细丝断层图像伪影形态的包络线方程,并基于包络线给出了几何伪影的形态分类、演化规律和性质,同时给出了几何参数误差的调整方法。

窄角扇束CT仿真投影计算方法

窄角扇束CT已在工业领域广泛应用。为了研究窄角扇束CT的图像重建算法,节省扫描检测成本,对其进行仿真研究很有必要。在分析窄角扇束CT扫描特点的基础上,推导建立窄角扇束CT仿真投影计算公式。为了验证仿真投影计算的准确性,对Shepp-Logan头部模型进行仿真投影计算和图像重建,重建结果验证了仿真投影计算公式的有效性和准确性。该方法还可以应用到广角扇束CT的仿真投影计算中。

扇束等角型CT与等距型CT的比较研究

扇束CT分为等角射线型和等距射线型两种结构。由于探测器单元排列方式不同,两者在数据采集和重建时都存在一些区别,从而导致重建图像质量有一定差异。方法:本文对两种扇束CT的结构及对应的滤波反投影重建算法做了简单介绍并比较其中存在的差异。使用Shepp-Logan模型及自建模型分别对两种扇束CT进行投影采集及重建图像的模拟,并对重建图像的质量进行比较。结论:在相同几何参数条件下,等角型CT重建图像的质量会略优于等距型CT。

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。

扇束工业CT重建算法速度优化

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(N)。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。在总结了我们对重建速度所做的优化工作基础上,重点分析了一种基于正、余弦函数性质的优化方法。分析表明,这种优化方法理论上可以使运算速度提高3倍。计算机模拟显示,在实际实现中,这种方法配合其他优化措施,可以使重构速度提高6倍以上。

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。

基于正弦图恢复的CT局部重建算法

针对局部扫描过程中投影数据沿探测器方向截断的特点,提出一种基于正弦图数据恢复的扇束CT局部重建算法.算法首先基于截断正弦图提取的边缘信息对缺失投影数据进行扩充,接下来对未扩充完整的零值区域利用两侧已知的投影数据进行线性插值,最后依据扩充完整的投影数据经滤波反投影重建出局部图像.仿真和临床数据的重建结果表明,算法对直接利用局部截断投影数据重建图像中呈现的环形伪影有明显的抑制作用,且重建图像边缘清晰.

固体火箭发动机界面脱粘切向CT检测

为了实现固体火箭发动机界面脱粘的快速检测,研究了窄角扇束工业CT检测固体火箭发动机界面脱粘的扫描方案和图像重建算法,提出了平移/旋转和只旋转扫描方案。采用窄角扇束工业CT,对某型固体火箭发动机进行扫描,并采用滤波反投影算法、凸集投影法和基于凸集投影的总变差最小化方法,对获得的切向投影数据进行重建。重建结果表明,平移/旋转扫描方式较只旋转扫描方式更适合该窄角扇束工业CT检测固体火箭发动机的界面脱粘。基于凸集投影的总变差最小化方法重建的图像质量优于滤波反投影算法和凸集投影法重建的图像质量,能够满足固体火箭发动机脱粘缺陷的检测要求。

螺旋断层加速器MVCT图像用于头颈部剂量计算的研究

目的评估螺旋断层加速器兆伏级CT图像进行头颈部剂量计算的可行性和准确性。方法使用Cheese Phantom测量MVCT电子密度校准曲线,采集10例鼻咽癌病例的常规CT图像设计调强计划,将计划保持参数不变移植到MVCT图像上进行剂量重算,将重算剂量结果与原计划进行比较,并验证剂量重算的准确性。结果 MVCT的CT值与电子密度呈较好的线性和稳定性,相对剂量分布保持一致,绝对剂量误差均小于±3%。结论 MVCT图像进行头颈部剂量计算具有较好的可靠性,符合临床应用要求。

固体火箭发动机CT图像条状伪影校正

为了校正窄角扇束工业CT扫描重建的固体火箭发动机图像中的条状伪影,分析了条状伪影的产生原因.针对条状伪影是由重排和数据对齐后固体火箭发动机投影数据的非光滑连续性引起的,提出了条状伪影校正的两种算法.两种算法均以中间平移步数的投影数据为基准进行投影数据的重排,一种将重排和数据对齐过程分开处理;另一种将重排和数据对齐过程合并处理.为了验证两种条状伪影校正算法的有效性,采用窄角扇束工业CT对某型固体火箭发动机进行3种不同扫描步长的扫描和重建.结果表明重排和数据对齐过程分开处理的校正算法只有在小步长扫描的情况下重建效果较好,条状伪影较少;而重排和数据对齐过程合并处理的校正算法在3种不同的扫描步长下图像重建质量均较好,条状伪影较少.