本文關(guān)鍵詞：基于分析晶體成像的信息提取和CT重建的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：X射線相位襯度成像技術(shù)是目前成像領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一,與傳統(tǒng)的成像技術(shù)(吸收襯度)相比,它能夠獲得更高襯度的圖像,能夠更清晰地分辨出樣品(尤其是對(duì)X射線弱吸收的輕元素樣品)的微觀結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié),在醫(yī)學(xué)、生物學(xué)和材料學(xué)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。因此,關(guān)于相位襯度成像的研究課題具有非常重要的研究?jī)r(jià)值。基于分析晶體成像是一種非常重要的相位襯度成像方法,通過(guò)在不同分析晶體位置采集的兩幅或者更多的強(qiáng)度圖像,再利用信息提取算法就可以得到樣品的折射角、超小角散射和衰減信息圖像。本文針對(duì)基于分析晶體成像方法的信息提取和CT重建中存在的一些問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的研究,并提出了解決方法,主要工作以及研究結(jié)果概括如下：首先,對(duì)現(xiàn)有的三種基本信息提取算法：衍射增強(qiáng)法、廣義衍射增強(qiáng)法和多圖成像法在不同的圖像采集策略下的信息(折射角、超小角散射和衰減信息)提取效果進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明在不同的圖像采集策略下,三種算法得到的信息提取結(jié)果有明顯的差異,通過(guò)比較,本文針對(duì)每一種信息提取算法的特點(diǎn),對(duì)圖像采集策略的優(yōu)先選擇分別進(jìn)行了建議。此研究將有助于實(shí)驗(yàn)上對(duì)圖像采集策略的合理選擇,進(jìn)而充分發(fā)揮三種信息提取算法的信息提取能力。其次,與其它兩種信息提取算法相比,多圖成像法能夠得到更精確的折射角計(jì)算值,但是仍然比實(shí)際值小很多,尤其是在折射角較大的情況下,這種差異會(huì)更明顯。因此,為了能夠獲得更精確的折射角信息、本文依據(jù)多圖成像法的信息提取特點(diǎn)對(duì)其進(jìn)行了有效的改進(jìn)。在相同的圖像采集條件下,利用改進(jìn)算法后,折射角信息的精確度有了很大的提高。并且,在折射角提取算法改進(jìn)的基礎(chǔ)上對(duì)超小角散射信息的提取算法也進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn),改進(jìn)后的信息提取結(jié)果也有了一定的改善。此外,與原始算法相比,在提取折射角信息時(shí),改進(jìn)算法具有更強(qiáng)的抗散射干擾的能力,并且具有相近的噪聲抑制能力。由于改進(jìn)算法采用的是非函數(shù)擬合方法,它的計(jì)算復(fù)雜度與原始算法相似,因此,進(jìn)行信息提取時(shí),兩種算法的計(jì)算機(jī)運(yùn)算時(shí)間相差非常小,可以忽略。上述結(jié)果表明改進(jìn)算法在X射線管光源上有巨大的應(yīng)用潛力。最后,利用代數(shù)迭代重建算法對(duì)折射率位相因子δ,以及它的偏導(dǎo)數(shù)(?)(?)/(?)x和(?)(?)/(?)y的分布進(jìn)行了平行束和扇形束的CT重建研究,對(duì)多圖成像法以及它的改進(jìn)算法對(duì)應(yīng)的CT重建結(jié)果進(jìn)行了比較。計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與原始算法相比,基于改進(jìn)算法的重建圖像的質(zhì)量更高,像素值更精確。并且,改進(jìn)算法具有很強(qiáng)的噪聲抑制能力。進(jìn)行扇形束CT重建時(shí),通過(guò)坐標(biāo)變換的方法對(duì)折射角投影值進(jìn)行了有效的加權(quán)處理,建立了適合于代數(shù)迭代算法的扇形束CT重建框架。此外,由于扇形束中每一條X射線在單色晶體上的入射角度不同,導(dǎo)致不同扇角位置的X射線波長(zhǎng)是不一樣的(多色波長(zhǎng)),因此,扇形束折射角投影值與平行束(單色波長(zhǎng))投影值之間存在很大的差異,對(duì)重建圖像的質(zhì)量有很大的影響。本文提出了一種修正方法,對(duì)扇形束折射角投影值進(jìn)行了修正,結(jié)果表明修正后的重建圖像的精確度有了顯著提高,證明了修正方法的可行性。
【關(guān)鍵詞】：相位襯度成像技術(shù) 基于分析晶體成像 圖像采集策略 信息提取 扇形束CT重建
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;O434.1
【目錄】：

• 中文摘要3-5
• 英文摘要5-9
• 第一章 引言9-20
• 1.1 課題背景及其發(fā)展現(xiàn)狀9-18
• 1.2 論文的研究?jī)?nèi)容及結(jié)構(gòu)安排18-20
• 第二章 與基于分析晶體成像相關(guān)的物理原理20-35
• 2.1 X射線的產(chǎn)生20-22
• 2.2 X射線與物質(zhì)的相互作用22-31
• 2.2.1 X射線的作用機(jī)制22-25
• 2.2.2 X射線的衰減25-27
• 2.2.3 X射線的折射27-31
• 2.3 基于分析晶體成像的基本原理31-35
• 第三章 圖像采集策略對(duì)信息提取的影響35-64
• 3.1 三種基本信息提取算法原理35-38
• 3.1.1 Chapman的衍射增強(qiáng)算法35-36
• 3.1.2 廣義衍射增強(qiáng)算法36-37
• 3.1.3 多圖成像算法37-38
• 3.2 計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)條件38-41
• 3.3 DEI算法信息提取結(jié)果比較41-49
• 3.4 G-DEI算法信息提取結(jié)果比較49-54
• 3.5 MIR算法信息提取結(jié)果比較54-62
• 3.6 小結(jié)62-64
• 第四章 對(duì)多圖成像法的改進(jìn)64-79
• 4.1 改進(jìn)原理64-69
• 4.2 算法改進(jìn)前和改進(jìn)后的信息提取結(jié)果比較69-78
• 4.3 小結(jié)78-79
• 第五章 基于分析晶體成像的線性迭代算法CT重建79-117
• 5.1 CT重建算法介紹79-82
• 5.1.1 濾波反投影算法79-80
• 5.1.2 線性迭代重建算法80-82
• 5.2 平行束CT重建82-101
• 5.2.1 重建原理82-87
• 5.2.2 計(jì)算機(jī)模擬實(shí)驗(yàn)條件87-88
• 5.2.3 CT重建結(jié)果比較88-101
• 5.3 扇形束CT重建101-116
• 5.3.1 重建原理101-106
• 5.3.2 CT重建結(jié)果比較106-116
• 5.4 小結(jié)116-117
• 第六章 總結(jié)和展望117-119
• 參考文獻(xiàn)119-125
• 博士期間發(fā)表的研究成果125-126
• 致謝126

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前2條

1 陳志強(qiáng);丁飛;黃志峰;張麗;尹紅霞;王振常;朱佩平;;Polynomial curve fitting method for refraction-angle extraction in diffraction enhanced imaging[J];中國(guó)物理C;2009年11期

2 楊浩;軒瑞嬌;胡春紅;段敬豪;;Improvement and error analysis of quantitative information extraction in diffraction-enhanced imaging[J];Chinese Physics B;2014年04期

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 黃志峰;衍射增強(qiáng)成像的相位信息提取方法和CT重建算法研究[D];清華大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于分析晶體成像的信息提取和CT重建的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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本文編號(hào)：282091