书籍详情
新型静态CT成像理论与重建算法研究
作者：张涛
出版社：清华大学出版社
出版时间：2023-05-01
ISBN：9787302627371
定价：¥89.00
购买这本书可以去
内容简介
直线分布式光源CT是近年来快速发展起来的新型断层扫描成像方式，它通过多光源高速交替出束实现CT投影数据的采集，避免了CT机架的旋转，这种新型静态CT在提高CT扫描成像速度、简化系统设计等方面有着很大的优势，有望成为CT研究领域的重大突破。《新型静态CT成像理论与重建算法研究》围绕基于直线分布式光源的新型静态CT，在成像理论、重建算法，以及成像优化策略等方面展开研究工作。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》创新地引入了投影几何加权和物体变形，推导出了直线分布式光源静态CT的傅里叶切片定理，从而建立了该新型静态CT投影数据和被扫描物体在频域空间中的映射关系。 在重建算法方面，《新型静态CT成像理论与重建算法研究》提出了直接滤波反投影重建方法和基于Linogram的直接傅立叶重建方法；在成像优化策略方面，提出了截断投影补全策略；为了实现三维扫描成像，提出了倾斜直线扫描模式，并进一步建立了对应的三维重建算法。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》对于静态CT领域的研究者、从业者有着启发和借鉴意义。
作者简介
张涛，2012年9月考入清华大学工程物理系工程物理专业，2016年7月本科毕业并获得工学学士学位；2016年9月免试进入清华大学工程物理系攻读核科学与技术专业博士，2021年7月博士毕业获得工学博士学位。博士论文《新型静态CT成像理论与重建算法研究》被评选为清华大学优秀博士学位论文，并获得“清华大学优秀博士毕业生”荣誉称号。
目录
第1 章 引言 1
1.1 背景和意义 1
1.2 研究现状 3
1.2.1 多光源静态CT 的发展 3
1.2.2 CT 图像重建算法 4
1.2.3 直线轨迹CT 的发展 . 8
1.2.4 人工神经网络的发展和在CT 中的应用 10
1.3 研究内容和结构安排 12
第2 章 直线分布式光源静态CT 的成像理论 16
2.1 CT 成像基础 16
2.1.1 X 射线与物质的相互作用 16
2.1.2 扫描投影与图像重建 18
2.2 直线分布式光源静态CT 扫描的数学建模 21
2.2.1 成像几何和参数定义 21
2.2.2 投影获取与非标准扫描轨迹 24
2.3 直线分布式光源静态CT 投影的傅里叶性质 31
2.3.1 投影傅里叶性质的重要性 31
2.3.2 直线分布式光源静态CT 的傅里叶切片定理 32
2.4 实验验证与分析 37
2.5 讨论与总结 40
第3 章 滤波反投影重建方法 42
3.1 算法推导 42
3.1.1 从直线分布式光源静态CT 的傅里叶切片定理出发 43
3.1.2 从圆轨道平行束重建公式出发 44
3.2 两段直线分布式光源静态CT 扫描模式 46
3.3 冗余数据处理的权重策略 49
3.3.1 冗余数据分析 . 49
3.3.2 冗余数据处理权重 55
3.4 滤波反投影重建方法的三维拓展 58
3.5 实验验证与分析 61
3.5.1 仿体图像重建 . 61
3.5.2 算法性能比较 . 65
3.5.3 三维重建效果 . 70
3.6 讨论与总结 73
第4 章 直接傅里叶重建与人工神经网络应用研究 75
4.1 Linogram 解析重建方法 75
4.1.1 算法推导 75
4.1.2 算法的离散实现与时间复杂度分析 80
4.2 基于人工神经网络的Linogram 重建框架 83
4.2.1 基于先验知识的Linogram 重建神经网络 . 83
4.2.2 Linogram-Net 与图像域神经网络的融合 . 88
4.3 实验验证与分析 91
4.3.1 Linogram 解析重建方法图像重建实验 91
4.3.2 Linogram-Net 网络结构验证实验 94
4.3.3 Linogram-Net 权重参数学习实验 95
4.3.4 算法性能对比分析 100
4.4 讨论与总结 104
第5 章 实际系统性能评估与成像优化策略 106
5.1 实际系统性能评估 106
5.1.1 Catphan@600 仿体CTP404 模块扫描成像实验 107
5.1.2 Catphan@600 仿体CTP486 模块扫描成像实验 108
5.1.3 Catphan@600 仿体CTP528 模块扫描成像实验 111
5.2 截断投影补全与重建ROI 扩大 112
5.2.1 重建ROI 分析 113
5.2.2 截断投影补全策略 116
5.2.3 实验验证与分析 117
5.3 倾斜直线扫描模式 122
5.3.1 一种直线分布式光源静态CT 扫描的三维实现 122
5.3.2 倾斜直线扫描轨迹分析 123
5.3.3 倾斜直线扫描的解析重建算法. 123
5.3.4 实验验证与分析 128
5.4 讨论与总结 130
第6 章 结论和展望. 132
6.1 工作总结 132
6.2 后续工作展望. 133
参考文献 135
附录A 模型参数定义. 150
在学期间完成的相关学术成果 153
致谢 155
1.1 背景和意义 1
1.2 研究现状 3
1.2.1 多光源静态CT 的发展 3
1.2.2 CT 图像重建算法 4
1.2.3 直线轨迹CT 的发展 . 8
1.2.4 人工神经网络的发展和在CT 中的应用 10
1.3 研究内容和结构安排 12
第2 章 直线分布式光源静态CT 的成像理论 16
2.1 CT 成像基础 16
2.1.1 X 射线与物质的相互作用 16
2.1.2 扫描投影与图像重建 18
2.2 直线分布式光源静态CT 扫描的数学建模 21
2.2.1 成像几何和参数定义 21
2.2.2 投影获取与非标准扫描轨迹 24
2.3 直线分布式光源静态CT 投影的傅里叶性质 31
2.3.1 投影傅里叶性质的重要性 31
2.3.2 直线分布式光源静态CT 的傅里叶切片定理 32
2.4 实验验证与分析 37
2.5 讨论与总结 40
第3 章 滤波反投影重建方法 42
3.1 算法推导 42
3.1.1 从直线分布式光源静态CT 的傅里叶切片定理出发 43
3.1.2 从圆轨道平行束重建公式出发 44
3.2 两段直线分布式光源静态CT 扫描模式 46
3.3 冗余数据处理的权重策略 49
3.3.1 冗余数据分析 . 49
3.3.2 冗余数据处理权重 55
3.4 滤波反投影重建方法的三维拓展 58
3.5 实验验证与分析 61
3.5.1 仿体图像重建 . 61
3.5.2 算法性能比较 . 65
3.5.3 三维重建效果 . 70
3.6 讨论与总结 73
第4 章 直接傅里叶重建与人工神经网络应用研究 75
4.1 Linogram 解析重建方法 75
4.1.1 算法推导 75
4.1.2 算法的离散实现与时间复杂度分析 80
4.2 基于人工神经网络的Linogram 重建框架 83
4.2.1 基于先验知识的Linogram 重建神经网络 . 83
4.2.2 Linogram-Net 与图像域神经网络的融合 . 88
4.3 实验验证与分析 91
4.3.1 Linogram 解析重建方法图像重建实验 91
4.3.2 Linogram-Net 网络结构验证实验 94
4.3.3 Linogram-Net 权重参数学习实验 95
4.3.4 算法性能对比分析 100
4.4 讨论与总结 104
第5 章 实际系统性能评估与成像优化策略 106
5.1 实际系统性能评估 106
5.1.1 Catphan@600 仿体CTP404 模块扫描成像实验 107
5.1.2 Catphan@600 仿体CTP486 模块扫描成像实验 108
5.1.3 Catphan@600 仿体CTP528 模块扫描成像实验 111
5.2 截断投影补全与重建ROI 扩大 112
5.2.1 重建ROI 分析 113
5.2.2 截断投影补全策略 116
5.2.3 实验验证与分析 117
5.3 倾斜直线扫描模式 122
5.3.1 一种直线分布式光源静态CT 扫描的三维实现 122
5.3.2 倾斜直线扫描轨迹分析 123
5.3.3 倾斜直线扫描的解析重建算法. 123
5.3.4 实验验证与分析 128
5.4 讨论与总结 130
第6 章 结论和展望. 132
6.1 工作总结 132
6.2 后续工作展望. 133
参考文献 135
附录A 模型参数定义. 150
在学期间完成的相关学术成果 153
致谢 155
猜您喜欢
