【摘要】：核成像技術(shù)(Nuclear Imaging Technology)是將傳統(tǒng)的核科學(xué)技術(shù)與現(xiàn)代數(shù)字成像技術(shù)相結(jié)合的新興成像技術(shù)。借助核射線以及與核反應(yīng)相關(guān)的粒子等的透射能力,核成像通過圖像展示被測(cè)物體內(nèi)部的結(jié)構(gòu)信息,已被廣泛的用于醫(yī)學(xué)診斷、工業(yè)無損檢測(cè)、生命科學(xué)、國(guó)防、安檢等領(lǐng)域。對(duì)比度較低是核成像中普遍存在的一種現(xiàn)象,實(shí)際應(yīng)用中的成像環(huán)境和設(shè)備等因素導(dǎo)致核成像不夠清晰、嚴(yán)重的噪聲污染、模糊等低對(duì)比度現(xiàn)象,影響了核成像在無損檢測(cè)中的應(yīng)用�；跀�(shù)字圖像處理技術(shù)的核成像處理方法在核成像預(yù)處理中有著重要的地位。針對(duì)核成像的增強(qiáng)方法,本文重點(diǎn)圍繞核成像邊緣提取與增強(qiáng)以及去噪增強(qiáng)兩個(gè)具體問題進(jìn)行了研究:一、核成像邊緣提取與增強(qiáng)首先,為了獲取并增強(qiáng)包含圖像大部分信息的邊緣結(jié)構(gòu),提出一種基于核成像數(shù)據(jù)稀疏表示的邊緣提取與增強(qiáng)方法。首先,采用計(jì)數(shù)操作,濾除圖像中孤立的噪聲點(diǎn)和平滑區(qū)域像素點(diǎn)對(duì)獲取邊緣的影響;然后,根據(jù)成像數(shù)據(jù)內(nèi)在結(jié)構(gòu)的稀疏特性,對(duì)圖像中每個(gè)圖像塊的稀疏結(jié)構(gòu)進(jìn)行了描述;最后,構(gòu)建了基于全局?jǐn)?shù)據(jù)稀疏性的表示結(jié)構(gòu),并提出閾值自適應(yīng)選取策略。通過采用成像數(shù)據(jù)稀疏表示的方式,可以在一定程度上提高邊緣提取與增強(qiáng)的效率。其次,針對(duì)核成像降質(zhì)現(xiàn)象的多樣性和復(fù)雜性,提出基于廣義范數(shù)情形下的核成像邊緣提取與增強(qiáng)的方法。該方法分析了不同范數(shù)對(duì)圖像稀疏結(jié)構(gòu)的刻畫形式,并對(duì)比不同范數(shù)結(jié)構(gòu)的選擇對(duì)邊緣增強(qiáng)效果和處理時(shí)間的影響,給出一種簡(jiǎn)單的范數(shù)形式來描述圖像的結(jié)構(gòu)和特征。該研究方法充分考慮了核成像數(shù)據(jù)的稀疏結(jié)構(gòu),避免了邊緣增強(qiáng)主程序前的預(yù)先濾波平滑操作,進(jìn)一步縮短邊緣提取與增強(qiáng)的時(shí)間。二、核成像去噪增強(qiáng)提出了基于中子成像技術(shù)的圖像去噪增強(qiáng)方法。在中子成像過程中,中子束中伴隨的γ射線會(huì)對(duì)成像系統(tǒng)中的感光元件造成干擾和損傷,導(dǎo)致成像結(jié)果中出現(xiàn)一些高亮度、大小不一、分布隨機(jī)的白斑,稱之為γ白斑噪聲。這些噪聲對(duì)核成像分析和處理帶來很大的困難。針對(duì)此問題,本文提出一種基于“檢測(cè)-腐蝕-增強(qiáng)”策略的核成像去噪增強(qiáng)方法。首先,結(jié)合空間自適應(yīng)濾波器和中值濾波器的協(xié)同操作,實(shí)現(xiàn)γ白斑區(qū)域的“檢測(cè)”;然后利用傳統(tǒng)中值濾波的平滑功能,對(duì)γ白斑所在區(qū)域進(jìn)行“腐蝕”;最后,通過迭代,逐步削弱并消除γ白斑噪聲,輸出最終“增強(qiáng)”結(jié)果。本論文運(yùn)用數(shù)字圖像處理方法提高核成像的質(zhì)量,增強(qiáng)圖像中的重要信息,提高成像的對(duì)比度,對(duì)醫(yī)學(xué)診斷和工業(yè)無損檢測(cè)的準(zhǔn)確度和處理速度的提升具有一定的指導(dǎo)意義。實(shí)驗(yàn)表明本文提出的邊緣提取和增強(qiáng)方法具有提取增強(qiáng)效果好和處理時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn),可以有效地實(shí)現(xiàn)核成像的邊緣提取和增強(qiáng);針對(duì)中子成像中特有的γ白斑噪聲,本文提出的增強(qiáng)方法能夠有效去除γ白斑噪聲,并且能夠很好地保護(hù)圖像的邊緣等細(xì)節(jié)信息,同時(shí)該方法在處理其他類型噪聲的時(shí)候也具有穩(wěn)定的性能并取得較好的效果。
【圖文】：

圖 2.1 CT 成像系統(tǒng)組成第一臺(tái) CT 問世至今，CT 已經(jīng)經(jīng)歷了“五代”發(fā)展歷史[23間和效果上的重大提升。 機(jī)的組成包括一個(gè) X 線管和晶體探測(cè)器，，探測(cè)器的數(shù)目 線管和對(duì)應(yīng)探測(cè)器相當(dāng)于一個(gè)整體，同步平移和旋轉(zhuǎn)°后停止。掃描時(shí)間長(zhǎng)，效率低、形成的圖像質(zhì)量不高是并且，運(yùn)動(dòng)偽影現(xiàn)象也很嚴(yán)重。第一代 CT 被稱為頭顱只能用于頭部的掃描和成像。第一代 CT 的掃描方式示是世界上第一張臨床CT圖像，于1971年10月1日在英國(guó)獲得。該患者疑似有額葉腫瘤，從 CT 圖像中可以看出部位有一個(gè)橢圓形黑色的陰影區(qū)域，這部分并非正常的 機(jī)對(duì)掃描方式進(jìn)行了改進(jìn)，從而縮短了掃描的時(shí)間。將探測(cè)器的數(shù)目也不是原本的兩三個(gè)，增加到了大約 30+旋轉(zhuǎn)”，但是旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生了很大的改變，旋轉(zhuǎn)角度的跨描速度的提升起到很大的作用。這一代 CT 機(jī)的成像質(zhì)

最主要的缺點(diǎn)，并且，運(yùn)動(dòng)偽影現(xiàn)象也很嚴(yán)重。第一代 CT 被稱為頭顱 CT 機(jī)，因?yàn)樗某叽纭⒁?guī)模等只能用于頭部的掃描和成像。第一代 CT 的掃描方式示意圖如圖 2.2（a）所示。圖2.2（b）是世界上第一張臨床CT圖像，于1971年10月1日在英國(guó)倫敦的AtkinsonMorley 醫(yī)院照射獲得。該患者疑似有額葉腫瘤，從 CT 圖像中可以看出，在該 CT 圖像中腦部的左偏上部位有一個(gè)橢圓形黑色的陰影區(qū)域，這部分并非正常的腦部組織。第二代 CT 機(jī)對(duì)掃描方式進(jìn)行了改進(jìn)，從而縮短了掃描的時(shí)間。將原本的 X 線束由線型改為扇形，探測(cè)器的數(shù)目也不是原本的兩三個(gè)，增加到了大約 30 個(gè)。它的掃描方式依然是“平移+旋轉(zhuǎn)”，但是旋轉(zhuǎn)角度發(fā)生了很大的改變，旋轉(zhuǎn)角度的跨度提高到了30 °
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TP391.41;O434.1

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本文編號(hào)：2706540