本文關(guān)鍵詞：口腔CT成像的迭代重建算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：自CT技術(shù)誕生以來(lái)，它就被認(rèn)為是二十世紀(jì)影響人類發(fā)展的十大技術(shù)之一。其應(yīng)用更是涉及了多個(gè)領(lǐng)域，包括醫(yī)學(xué)、生物、工業(yè)、安全等等。特別是在醫(yī)學(xué)方面，CT更是成為了醫(yī)學(xué)檢測(cè)的主要手段。而口腔CT（Dental CT），也稱為牙科CT，則是20世紀(jì)90年代后期才興起的一項(xiàng)新興技術(shù)，它是利用錐束CT原理來(lái)進(jìn)行口腔三維成像的一種技術(shù)。口腔CT作為一種無(wú)創(chuàng)傷的檢測(cè)技術(shù)具有很多的優(yōu)越性，它的出現(xiàn)也受到了對(duì)CT技術(shù)進(jìn)行研究的學(xué)者以及牙科臨床醫(yī)師的廣泛關(guān)注。而口腔CT技術(shù)的核心就是重建算法。用于CT設(shè)備的成像算法主要分為兩類：解析重建算法和代數(shù)重建算法。目前，口腔CT系統(tǒng)大多都采用的是解析重建算法。解析重建算法在重建的過(guò)程中計(jì)算量較小、重建的速度也較快，而且在獲得完整且均勻的投影數(shù)據(jù)的情況下可以得到高質(zhì)量的重建圖像。但是，它要求在投影數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中必須完全均勻，且采集到的投影數(shù)據(jù)必須完整，在實(shí)際應(yīng)用的過(guò)程中，由于存在一些客觀的原因，往往不能夠滿足其要求，采集的投影數(shù)據(jù)往往不均勻或者不完整。對(duì)于這種情況而言，代數(shù)重建方法則可以很好的彌補(bǔ)這些缺點(diǎn)。在代數(shù)重建方法中最具代表性的則是ART (AlgebraicReconstruction Techniques)算法。這種方法是把抽象的圖像重建的問(wèn)題轉(zhuǎn)換為具體的求解線性方程組的問(wèn)題。遇到缺少投影數(shù)據(jù)的問(wèn)題的時(shí)候，我們不妨將其認(rèn)為是少了若干個(gè)方程，它仍然能夠通過(guò)迭代的算法來(lái)求出最佳的解。這樣以來(lái)，可以在一定程度上淡化掉缺少投影數(shù)據(jù)的情況，所以可適用于不完全投影情況下的圖像重建。 在本文中對(duì)圖像重建算法中的ART迭代重建算法進(jìn)行了深入的分析與討論，并對(duì)其性能進(jìn)行了改進(jìn)。在本文中主要研究了下面這些內(nèi)容：對(duì)論文的課題來(lái)源、研究背景意義以及國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了介紹，對(duì)本論文研究的主要內(nèi)容作了綜述；對(duì)CT成像的基本原理以及CT研究領(lǐng)域一些主要的基礎(chǔ)理論進(jìn)行了介紹；對(duì)口腔CT系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，分析了一些相關(guān)參數(shù)的選擇、系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)、關(guān)鍵器件的選型、系統(tǒng)控制以及數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理等方面的相關(guān)內(nèi)容；提出了一種對(duì)三維圖像進(jìn)行投影的方法，，并對(duì)投影過(guò)程進(jìn)行仿真模擬，且不同于常用的二維Shepp-Logan模體，本文中還使用Fortran語(yǔ)言對(duì)三維仿真模體Shepp-Logan進(jìn)行編寫，并針對(duì)實(shí)驗(yàn)要求對(duì)其參數(shù)作出了相應(yīng)的調(diào)整，將其作為驗(yàn)證ART迭代重建算法性能的依據(jù)；在實(shí)現(xiàn)三維圖像的ART重建算法的過(guò)程中，指定了對(duì)重建圖像進(jìn)行質(zhì)量評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)影響ART重建算法重建結(jié)果的各個(gè)因素進(jìn)行了分析與實(shí)驗(yàn)，并選出最優(yōu)的參數(shù)以得到最佳的成像結(jié)果；為了提高重建圖像的質(zhì)量，將POCS約束加入到三維圖像重建的ART算法中去。經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)與誤差分析，可以看出加入POCS約束之后的ART算法較原算法來(lái)說(shuō)成像質(zhì)量更高，空間分辨率更高，誤差也更小，特別是對(duì)物體周圍的偽影基本上全部被消除了。而為了減少輻射劑量，使其在不完全投影的情況下進(jìn)行重建，也能夠達(dá)到較好的成像效果；為了進(jìn)一步提高算法的性能，我們對(duì)加入POCS約束的ART算法進(jìn)行了改進(jìn)。針對(duì)投影矩陣為大的稀疏矩陣，在進(jìn)行迭代重建的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)一些不必要的計(jì)算而使得計(jì)算量增大這一不足之處，在迭代重建的過(guò)程中對(duì)投影矩陣進(jìn)行處理，限定一個(gè)條件來(lái)忽略掉一些無(wú)效的投影值來(lái)減少迭代過(guò)程中的計(jì)算量。經(jīng)過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)與誤差分析，可以看出改進(jìn)之后的算法在改善圖像質(zhì)量的同時(shí)，大大加快了迭代重建的速度。 通過(guò)本文的研究，對(duì)原有的ART迭代重建算法進(jìn)行了改進(jìn)，得到一種成像質(zhì)量更高且重建速度更快的圖像重建算法，也適用不完全投影的情況，來(lái)降低輻射劑量、縮短掃描時(shí)間、進(jìn)而潛在的減少病人的運(yùn)動(dòng)偽影。
【關(guān)鍵詞】：口腔CT 系統(tǒng)迭代重建算法投影 ARTPOCS 約束
【學(xué)位授予單位】：成都理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：R816.98;TP391.41
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-9
• 目錄9-11
• 第1章 緒論11-18
• 1.1 研究背景及意義11-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 課題來(lái)源與研究?jī)?nèi)容17-18
• 第2章 CT 成像的基本理論18-34
• 2.1 CT 成像原理18-20
• 2.2 圖像重建的數(shù)學(xué)基礎(chǔ)20-25
• 2.2.1 傅里葉變換和卷積20-22
• 2.2.2 2D Radon 變換22-24
• 2.2.3 3D Radon 變換24-25
• 2.3 傅里葉切片定理25-28
• 2.4 濾波反投影算法28-34
• 第3章 口腔 CT 系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)介紹34-41
• 3.1 口腔 CT 相關(guān)參數(shù)選擇34-36
• 3.1.1 牙弓曲線參數(shù)的確定34-35
• 3.1.2 C 形臂幾何結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定35-36
• 3.2 口腔 CT 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-39
• 3.2.1 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-38
• 3.2.2 關(guān)鍵器件的選型38-39
• 3.3 系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)采集處理39-41
• 3.3.1 系統(tǒng)控制39-40
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集和預(yù)處理40-41
• 第4章 迭代重建算法研究41-59
• 4.1 圖像與投影方法41-43
• 4.2 3D Shepp-Logan 仿真模體介紹43-47
• 4.2.1 3D Shepp-Logan 模體的參數(shù)設(shè)計(jì)與編程實(shí)現(xiàn)43-46
• 4.2.2 3D Shepp-Logan 模體投影數(shù)據(jù)計(jì)算及 Matlab 仿真46-47
• 4.3 ART 算法與影響因素47-59
• 4.3.1 ART 算法原理分析48-50
• 4.3.2 ART 算法重建圖像質(zhì)量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)50-52
• 4.3.3 ART 算法重建結(jié)果影響因素52-59
• 第5章 基于 POCS 約束的 ART 算法及其改進(jìn)59-69
• 5.1 POCS 約束的原理59-60
• 5.2 基于 POCS 約束的 ART 算法60-65
• 5.2.1 加入 POCS 約束的算法描述60
• 5.2.2 算法的性能分析與仿真60-65
• 5.3 基于 POCS 約束的 ART 算法改進(jìn)65-69
• 結(jié)論69-71
• 致謝71-72
• 參考文獻(xiàn)72-76
• 攻讀學(xué)位期間取得學(xué)術(shù)成果76

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：口腔CT成像的迭代重建算法研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：341259