计算层析成像光谱技术研究进展

从技术特点和研究热点的角度,综述了近些年来计算层析成像光谱技术的国内外进展,主要包括计算层析成像光谱仪的系统结构改进及与其他技术联用的新集成设计,新器件新设备的研发和应用,仪器定标技术和目标重建算法的优化与改进等;并按照应用范围的特点进行了分类,对在探测波段扩展和应用领域拓展等方面的应用现状进行了总结。介绍了光栅型和旋转棱镜型计算层析成像光谱技术的原理,并展望了计算层析成像光谱技术的发展趋势。

层析型线阵推扫成象光谱技术及其仿真研究

本文设计了一种层析型线阵推扫成象光谱仪． 与色散型推扫成象光谱仪或干涉型推扫成象光谱仪不同的是，它用线阵ＣＣＤ 代替面阵ＣＣＤ，同时又具有高通量、多通道、高信噪比、结构简单、轻量等优点． 其基本原理是利用光栅的多级衍射实现视场条带目标的一维空间和一维光谱组成的“空间－光谱平面”到一维投影象的Ｒａｄｏｎ 变换，然后由逆Ｒａｄｏｎ 变换重构二维数据（一维光谱和一维空间），另一维空间信息通过推扫便可得到． 文章还提供了重构算法和计算机仿真试验结果，验证了算法和方案的可行性．

正则化处理在层析成象光谱技术中的应用

本文首先介绍了层析成象光谱技术的基本原理和奇异值分解法在层析成象光谱技术中的一般应用．其次，为了改善层析成象系统的病态性，在硬件上，可通过设计光栅各衍射级数的衍射效率从而降低投影矩阵的谱条件数；在软件上，通过引入正则化处理，改善了层析成象系统的稳定性，降低了噪音对重建的光谱图象的影响．最后。

基于感兴趣区域CT重建的运动估计

为了对感兴趣区域运动信息进行估计,首先扩展中心切片定理并推导微分约束条件,然后用有限Hilbert变换算法求出方位角与径向图像导函数,最后用改进的光流方程求解极坐标系下的运动场。与一般运动估计算法相比,该算法不使用图像域差分运算计算导函数,因此具有更高精度,并且极坐标系下的运动估计更加适合医学诊断需要。数值仿真也验证了该算法的可行性。

一种改进的滤波反投影超声重建算法

滤波反投影算法具有快速实时成像的特点,因此被广泛用于工业和医学超声成像系统中,如何使其在快速实时成像的同时具有较高的清晰度,一直是学术界的研究热点。针对滤波反投影(filtered back projection,FBP)算法重建后图像质量较差的问题,利用投影中经过Radon变换图像高频信号变少的特点,通过给滤波函数加修正因子的方法对常用于反投影重建算法的斜坡滤波器(ram-lak,R-L)进行改进,通过实验分析验证,改进后的滤波反投影重建算法在不增加运算时间的前提下,提升了重建图像的质量。当修正因子为0.1时,与常用的滤波反投影算法相比,均方误差(MSE)降低了99.0125%,峰值信噪比(PSNR)增加了75.9634%,信噪比(SNR)增加了44.8616%。

基于定点旋转X-CT系统断层图像重建算法

目的针对X-CT系统断层图像重建问题建立模型,研究其设计优化问题。方法使用反投影、Iradon函数、傅里叶变换、Lambert定律、可视化等方法。结果分别建立投影质心模型、卷积反投影模型、TV约束迭代滤波反投影模型,运用MATLAB、Solidworks、LINGO等将数据类型可视化,从而更好寻找X-CT系统断层图像重建方法。结论确定CT系统相关参数,使得CT系统更加稳定、准确工作。

计算层析成像光谱仪的仿真研究

介绍一种无需时间或空间扫描的新型成像光谱仪计算层析成像光谱仪 (CTIS) ,并对其基本原理进行了详细叙述和方程式表达。系统的投影矩阵是由理论推导得出 ,采用广义矩阵的截断奇异值分解法作为计算机层析成像重建算法。为了便于计算机仿真 ,建立了一种简单的数理模型。仿真实验表明该理论、数理模型和算法准确合理 ,且算法的重建效率高。

高通量层析成像光谱仪的仿真研究

介绍了高通量层析成像光谱仪的基本原理和原理装置 ,并且提出了直视棱镜等三种色散方案。设计了基于分块矩阵的迭代算法 ,降低了丢失锥体对重构数据立方体的影响。通过计算机仿真实验 ,得到了 6 1× 6 1的空间分辨率和 13个波段的光谱像 ,试验结果证实了该原理是正确的 ,算法是快速、收敛、可靠的。