基于约束的MLEM图像重建算法

在编码孔γ相机的二维辐射图像重建中,最大似然期望最大化法(maximum likelihood expectation maximization,MLEM)相较传统线性算法能更好地抑制噪声,恢复出高质量的图像,但其缺点是收敛速度慢,且在投影数据有较高统计涨落或含有较大噪声时,迭代次数过高会导致重建图像中噪声急剧增加,图像质量转而变差。本文基于直接解调法思想对MLEM算法进行优化,在MLEM迭代重建过程中加入先验物理约束条件,并将交叉相关法重建结果作为迭代初值。仿真结果表明,添加约束后的MLEM迭代收敛速度得到加快,重建图像的收敛性显著改善。MLEM算法中添加合理约束条件是提高其重建图像质量的一种有效方法。

一种基于指数型先验分布的正电子发射断层图像重建算法

背景:最大似然估计算法是正电子发射断层图像重建的经典算法,能够在信息量不足的情况下获得分辨率和噪声特性均优于滤波反投影重建的重建结果。但是MLEM算法具有不稳定性,即随迭代次数的增加,图像噪声反而会增加。目的:针对MLEM算法的图像噪声问题,提出一种基于指数型先验分布约束的MAP重建算法。方法:将指数先验分布代替传统MAP重建中的高斯先验,并用信噪比和归一化均方误差来判断重建质量。结果与结论:实验证明,该算法不仅能够抑制噪声,而且能够保持重建图像的边缘,不会造成过分平滑。

基于EMD和MLEM2的滚动轴承智能故障诊断方法

针对旋转机械的自主故障诊断,提出一种基于EMD和MLEM2的智能解决方法。利用EMD预处理振动信号,在最适合的IMF分量上提取6个时域指标和5个频域指标构成无量纲的轴承故障特征向量。根据设备运行数据形成决策表,使用改进的MLEM2算法挖掘诊断规则,再结合改进的规则匹配策略进行状态识别。EMD能够剥离故障最本质的信息,提高所选分量的信噪比,而MLEM2算法无需对连续属性事先离散化,获得的诊断规则更完备、准确。SKF6203轴承试验表明,该方法诊断精度达到93.75%,相当于能够自主获取知识的专家系统,且只要一次初始设定,无需后续人工干预,是一种有效的智能诊断方法。

用非线性统计估计技术进行骨肿瘤X线图像的散射校正

本文基于泊松数据模型 ,利用MLEM (MaximumLikelihoodExpectationMaximization)算法进行骨肿瘤X线图像的散射校正。最后将本文方法和去卷积方法分别应用于临床骨肿瘤X线图像。实验结果表明本文方法明显优于去卷积方法。

基于蒙卡模拟的分段γ扫描无源效率刻度方法

针对200 L核废物桶分段γ扫描(SGS)过程中的效率刻度问题,提出了一种效率刻度函数模型,采用MCNP程序计算不同基质密度和γ射线能量条件下的离散断层效率,经过多元非线性回归获取函数参数,从而建立效率刻度函数,实现核废物桶SGS断层效率刻度。对核废物桶样品进行实验分析,结果表明:对于桶内基质分别为密度0.310 g·cm^-3的硅酸铝、密度0.595 g·cm^-3的木质纤维,桶内核素分别为活度3.110×10^5 Bq的点源137Cs、活度1.371×10^5 Bq的点源60Co,在桶内仅有单个点源存在的核素分布极端不均匀情况下,桶内核素活度重建误差在-37.68%~31.52%范围内。本文的方法能够准确有效实现核废物桶SGS断层效率矩阵计算,并确定核废物桶内放射性核素活度,满足实际检测要求。

MC模拟解析快中子谱解谱方法评价

本文利用Geant4蒙特卡罗模拟并使用ROOT数据处理工具对基于TripleGEM探测器阴极耦合多层聚乙烯转化结构在不同快中子照射情况下进行了快中子解谱研究。通过模拟计算得到不同快中子源下相应的探测器响应函数,使用GRAVEL算法、极大似然(MLEM)算法和改进型极大似然(MLEM-D)方法进行了快中子解谱分析和比较,三种算法解谱的结果表明,三种解谱方法均适用于TripleGEM结构快中子探测器,且解谱结果与参考数据符合良好,采用中值降噪法改进的MLEM-D方法对多能中子能谱解谱效果最佳,谱线最为平滑。

基于MURA编码孔成像测量Pu部件对称性的数值模拟分析

通过分析MURA编码孔成像技术的原理,实现了MLEM重建算法的源物体图像重建。使用数值模拟方法,分析了413keV单能γ面源的MURA编码板成像全过程,通过对比分析重建源物体分布与实际源物体分布,验证了重建算法及程序的正确性。并通过MNCP程序模拟假想的Pu部件模型,在编码孔成像过程中,像平面上射线投影强度分布、直接重建及简单扣本底重建源物体分布,从而论证了MURA编码孔成像测量Pu部件对称性的可行性。数值模拟结果表明,编码孔成像测量Pu部件对称性与小孔成像相比,在保护敏感信息和提高射线利用效率方面,具备一定的优势。

基于非线性统计估计的骨肿瘤X光图像散射校正方法

提出了一种非线性统计估计方法,对X光图像散射校正、噪音抑制和对比度改善。该方法首先基于泊松数据模型,利用MLEM算法消除散射,其次将噪声模型选为具有Gibbs分布的Markov随机场模型,并将MLEM算法和噪声模型与Bayesian框架结合,产生一新的非线性Bayesian图像估计算法。实验证明该方法对X光图像散射校正具有较好的效果。

基于γ图像重建放射源三维几何形状的模拟研究

准确评估待检测对象内放射性物质的几何形状,在核设施退役和核安全等方面都具有重要的意义。利用MCNP模拟屏蔽体内不同几何形状的体源,针孔γ相机围绕被探测区域获取投影数据。根据针孔成像的机理,建立系数矩阵,并通过最大似然期望最大(MLEM)算法重建体源的三维位置和形状分布。模拟数据结果表明:该方法可准确地重建出放射性体源的三维位置和形状分布,体源在三维方向上形状的尺寸偏差不大于10%。