层间约束下三维块匹配的双能CT多成分分解

作     者：孔霞 

作者单位：中北大学 

学位级别：硕士

导师姓名：潘晋孝

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程] 

主      题：双能CT 多材料分解 三维块匹配 材料三元组 

摘      要：双能CT根据物体在不同X射线下的衰减系数差异信息,可在无损条件下实现基材料组分表征,但实际常规CT系统获取的材料衰减系数值与衰减系数理论值存在误差,影响组分表征结果的准确性.现有研究利用块匹配方法将获取的结构相似性信息加入到材料分解中,有效降低了图像噪声在材料分解中的污染,提升了材料分割精度,但对于三维空间内材料的分割精度仍有限.针对该问题,依据层间材料的连接性与一致性特征,本文基于层间约束思想将块匹配与层间约束思想相结合形成有层间约束的三维块匹配方法,获取像素的三维空间信息,引入更全面的结构相似性信息,有效降低重建图像中噪声对基材料分解的影响,提高材料分解精度.本文针对实际CT获取的高密度材料衰减系数有误差而导致的组分表征不准确问题,考虑层间材料连接性并引入层间约束思想,利用有层间约束的三维块匹配方法将三维结构相似性信息加入到像素的基材料选取中,引入多材料分解模型获取初始基图像,再利用三维块匹配方法对基图像进行三维特征约束分组后再进行多材料分解,通过实验证明该算法有效提高了衰减系数接近的材料识别能力.但对于衰减系数更相近甚至相等的材料区分度仍有限.为此,利用区域化三维块匹配获取更全面的结构信息,提高像素材料成分矩阵的准确度,引入有TV正则项的多材料分解模型获取初始基图像,再利用区域化块匹配进行基图像三维特征约束分组,后再进行TV最小化的多材料分解,得到更准确地组分表征图,且实验证明,该算法进一步提升了组分表征的完整性与准确性.