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Experimental research of the energy bins for K-edge imaging using a photon counting detector:a phantom and mice study

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Radiation Detection Technology and Methods 2020年第3期4卷 303-311页

作者： zhidu zhang Jinming Hu Xiao mei zhang Qiong Xu Mohan Li Cunfeng Wei Long Wei Zhe Wang Beijing Engineering Research Center of Radiographic Techniques and Equipment Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Nuclear Science and Technology University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China Jinan Laboratory of Applied Nuclear Science Jinan 250131China

Purpose K-edge imaging based on the photon counting detectors(PCDs)is an effective enhanced imaging method because the PCDs are conducive to the K-edge imaging due to the adjustable energy *** energy bins significantly affect the image quality of the K-edge imaging,but the conventional energy bins used for K-edge imaging are continuous which weaken the K-edge signal and decline the image ***,how to get a better K-edge signal by the optimized energy bins is the key point for the K-edge imaging based on the *** This paper experimentally studied the influence of the energy bins used for the K-edge imaging based on the *** conventional energy bins were determined by the theoretical-attenuation method(TAM),and the optimized energy bins were determined by the threshold-scan method(TSM).For the phantom and mice imaging,we performed both the K-edge subtraction algorithm and the K-edge decomposition algorithm on the projections obtained by the energy bins which were determined by the TAM and *** image quality was compared using the CNR of the objective *** The experimental results showed that the energy bins identified by the TSM had a better performance than the TAM in both imaging *** TSM improved the CNR by~39%than the TAM in the phantom results and could better highlight the areas where the contrast agents are enriched(such as the kidney).Conclusions The optimized energy bins can better highlight the K-edge signal than the conventional energy bins which can improve the image quality and have the potential to reduce the amount of the contrast agents.

关键词： Experimental study Energy bins K-edge imaging Photon counting detectors Mice

利用X射线K吸收边成像法测量碘离子在岩石中的孔隙扩散系数

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岩矿测试 2023年第4期42卷 667-676页

作者：赵九江王哲张志都赵鸿国家地质实验测试中心北京100037 中国科学院高能物理研究所北京100049

污染物质在岩层孔隙水中的扩散过程决定了污染物质在地下水与岩层之间迁移的速率,并进而影响其在环境中的迁移-转化过程。利用碘离子作为示踪剂,通过X射线成像法可以获得碘离子在岩石中随扩散距离和时间变化的扩散曲线,进而通过人工拟... 详细信息

污染物质在岩层孔隙水中的扩散过程决定了污染物质在地下水与岩层之间迁移的速率,并进而影响其在环境中的迁移-转化过程。利用碘离子作为示踪剂,通过X射线成像法可以获得碘离子在岩石中随扩散距离和时间变化的扩散曲线,进而通过人工拟合获得孔隙扩散系数(Dp)以及孔隙度(φ)等重要参数,这是研究污染元素扩散行为的基础。但是在X射线成像过程中,岩石本底对X射线的吸收也会对示踪剂碘离子的成像造成干扰。本文使用X射线能谱CT利用X射线K吸收边成像法,在碘的K吸收边(33keV)两侧的能量区域(27~32keV和34~39keV)对样品进行成像,有效地减少了岩石背景干扰,获得碘离子的扩散曲线,并通过软件利用近似公式对扩散曲线进行拟合获得了灰岩中碘离子的孔隙扩散系数。在实验过程中,本文还通过改进扩散装置,对低浓度端溶液采用连续接收的方法,避免了管路中溶液死体积的影响。通过实验获得碘离子的岩石孔隙扩散系数Dp=(1.12±0.22)×10^(−11)m^(2)/s,并计算得到岩石孔隙度φ=0.02。此实验结果与文献中灰岩孔隙度范围(0.005~0.042)相符合。通过本次工作,验证了应用改进的扩散装置和X射线K吸收边成像方法测量碘离子在岩石中的孔隙扩散系数的可行性。

关键词： X射线能谱CT X射线K吸收边成像孔隙扩散系数碘离子灰岩

A study on noise reduction for dual-energy CT material decomposition with autoencoder

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Radiation Detection Technology and Methods 2019年第3期3卷 209-221页

作者： Mohan Li Zhe Wang Qiong Xu zhidu zhang Zhiwei Cheng Shuangquan Liu Baodong Liu Cunfeng Wei Long Wei Beijing Engineering Research Center of Radiographic Techniques and Equipment Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Physical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Purpose A major challenge for the material decomposition task of the dual-energy computed tomography(DECT)is the algorithm often suffers from heavy noise in the *** purpose of this study is to propose a scheme to increase the noise performance of material *** The scheme we propose in this paper is to apply an autoencoder-based denoising procedure to the photon-counting DECT images before they are fed into the material decomposition *** implement the autoencoder(AE)by stacking a series of convolutional and deconvolutional *** decomposition technique adopted in our work is an iterative method using least squares estimation with the Huber loss *** noises of the input and the output of material decomposition are analyzed with both simulated data and real *** and chicken wing experiments are conducted with a photoncounting-based spectral CT scanner to evaluate the proposed material decomposition *** The noise analysis of the input and the output of material decomposition demonstrates a positive correlation between *** experiment indicates a noise reduction in the output density maps for 26.07%to 35.65%after the autoencoder pre-processing is *** resultant contrast-to-noise ratio is largely increased,*** By utilizing the additional autoencoder denoising step,the material decomposition algorithm achieves an improvement in the noise performance of the resultant density maps.

关键词： Dual-energy CT Material decomposition Noise reduction Autoencoder Photon counting

基于树冠生长和空间竞争指数的油松风景林经营密度表编制

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中南林业科技大学学报 2022年第2期42卷 17-26,54页

作者：孙广鹏章志都刘海轩朱济友徐程扬北京林业大学北京100083 福建省三明市林业局福建三明365000 清华大学北京100084

【目的】合理的林分密度是风景林经营的关键,为了提升风景林景观质量,应首先确定合理的经营密度。【方法】以北京市西山人工油松Pinus tabulaeformis风景林为研究对象,基于61块20 m×30 m标准样地的林分调查数据,结合空间竞争和树冠半... 详细信息

【目的】合理的林分密度是风景林经营的关键,为了提升风景林景观质量,应首先确定合理的经营密度。【方法】以北京市西山人工油松Pinus tabulaeformis风景林为研究对象,基于61块20 m×30 m标准样地的林分调查数据,结合空间竞争和树冠半径生长模型研究树冠生长规律并确定油松风景林的合理经营密度。【结果】1)从10个常用竞争指数中确定了相对树冠表面积RCS为最优竞争指数,决定系数最大(R^(2)=0.6506,P<0.01),剩余标准差最小(Sy·x=0.6142,P<0.01);2)经检验,以RCS为修正参数的树冠半径生长模型预测值与实测值之间最大平均误差为-0.53,最大绝对标准误差0.57,潜在树冠半径的预估精度94.53%,单木树冠半径的预估精度为89.03%,能够有效地预测树冠半径生长;3)基于此模型,建立了不同竞争强度、不同立地条件、不同年龄的经营密度表。【结论】树冠对林分密度和空间竞争的敏感性很强,相同立地条件和年龄的林分中,林分密度越大,空间竞争越激烈,树冠生长受到影响越大。基于树冠半径生长模型建立的林分经营密度表,可以直观地展现不同竞争强度的油松人工林在各年龄阶段的树冠半径和适宜的林分密度。风景林经营实践中应按照不同培养目标选择合适的林分密度和竞争强度。开发封闭式观赏景观,宜选择竞争指数为0.8~0.9的中高密度林分;培育观赏型林内景观时,宜选择竞争指数为1.0~1.1时的林分密度;培育观赏型林内景观和开放式林下休闲空间,应控制竞争指数应大于等于1.2。

关键词：人工风景林空间竞争树冠生长密度控制油松

Improved projection-based energy weighting for spectral CT

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Radiation Detection Technology and Methods 2019年第3期3卷 91-100页

作者： Zhiwei Cheng Mohan Li Qiong Xu zhidu zhang Jinming Hu Cunfeng Wei Long Wei Zhe Wang Beijing Engineering Research Center of Radiographic Techniques and Equipment Institute of High Energy PhysicsChinese Academy of SciencesBeijing 100049China School of Physical Sciences University of Chinese Academy of SciencesBeijing 100049China

Purpose Conventional X-ray CT scanners have limited ability to distinguish low-contrast ***,spectral CTs with photon counting detectors can identify photon energy and utilize spectral information,which is expected to achieve improved *** weighting is a kind of reconstruction method for spectral *** assigning appropriate weight for each energy channel,the image contrast can be ***,how to determine the optimal weights is very *** In this paper,we developed an improved projection-based energy weighting model for spectral *** this model,the object thickness of low-density materials is assumed as a constant,and the measured spectrum distribution is used to calculate the weight *** phantom and tissue experiments were conducted in spectral CT *** The results showed that the thickness of low-density materials has little influence on the energy weight,so it can be regarded as a *** low-contrast phantom,the contrast-to-noise ratio was improved~32%by the proposed projectionbased weighting *** The improved projection-based energy weighting model is effective in *** can increase the contrast of low-density materials.

关键词： Spectral CT Photon counting CT reconstruction Energy weighting

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寿宁南山风景区森林景观格局研究

中国农学通报 2009年第5期25卷 238-244页

作者：黄启堂董建文王艳霞章志都福建农林大学园林学院福州350002

的游摘憩影要林像:景为森观林1︰斑景1块观00特格00征局航指是片数森与、林1景︰景观5观0异0生0质卫态性片学指的研数叠究、景加的观片核格分心局析。变所作化得者的的以驱数1动9据8力8为年,基系影础统像资地为料分1,析︰利了1用0森0G0... 详细信息

的游摘憩影要林像:景为森观林1︰斑景1块观00特格00征局航指是片数森与、林1景︰景观5观0异0生0质卫态性片学指的研数叠究、景加的观片核格分心局析。变所作化得者的的以驱数1动9据8力8为年,基系影础统像资地为料分1,析︰利了1用0森0G0林0IS的景技航观术片格,选,局2取0,0风以4期年景为风景游憩林构建和景观规划提供现实指导。结果表明,在研究期内寿宁南山风景区景观类型的数目未发生变化,但各景观类型的特征值均发生了显著的变化,对景观异质性的分析发现,景观的多样性指数、破碎度指数和均匀度指数均表现为上升态势,而优势度指数有所下降。不同类型的景观斑块其变化特征各不相同。

关键词：森林景观景观格局 GIS

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福建省南山风景区景观动态预测

热带作物学报 2009年第5期30卷 704-709页

作者：黄启堂董建文王艳霞章志都福建农林大学园林学院福州350002 北京林业大学北京100083

在遥感图像软件ERDAS Imagine8.5/ArcviewGIS3.2的支持下,以福建省南山风景区两个时期(1988、2004年)的影像为基础数据,对影像进行配准、图像判读、目视解译和矢量化处理,得出各个景观类型的动态变化数据,并利用马尔柯夫模型对景观格局... 详细信息

在遥感图像软件ERDAS Imagine8.5/ArcviewGIS3.2的支持下,以福建省南山风景区两个时期(1988、2004年)的影像为基础数据,对影像进行配准、图像判读、目视解译和矢量化处理,得出各个景观类型的动态变化数据,并利用马尔柯夫模型对景观格局变化进行动态预测。结果表明:在人类活动和自然因素的影响下,研究景区各景观类型变化均较明显且复杂,达到稳定状态时各景观类型的面积分别为4.1504(茶园)、400.3525(荒山荒地)、1395.1679(建筑)、94.8203(柳杉)、49.1661(毛竹)、337.7775(农田)、61.2980(杉木×马尾松)、380.2391(水体)、299.4662(松杂)、173.9969(阔叶树)hm2。其中,茶园、荒山荒地、柳杉、毛竹等景观类型呈现先上升后下降趋势,直至达到稳定状态;松杂景观仅在2018年前略有上升,随后即发生下降;建筑景观、水体面积比例始终处于上升状态;农田、杉木×马尾松和阔叶林景观则始终处于下降的趋势。由于建筑面积将大量增加,而森林景观面积则减少,景区的生态环境问题将更加突出,应该从景观和生态角度出发对各景观斑块加以管理。

关键词：景观动态预测马尔柯夫模型

福建省山地坡面风景游憩林美景度综合评价及构建技术

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东北林业大学学报 2010年第4期38卷 45-48页

作者：董建文章志都许贤书谢祥财刘可人福建农林大学福州350002 北京林业大学

为科学合理地进行风景游憩林的构建,以福建省山地坡面风景游憩林为研究对象,采用美景度评判法(scenic beauty estimation,SBE)和数量化模型Ⅰ,建立福建省山地风景游憩林林外景观模型。结果表明:"背景或远景"对风景游憩林斑块景观美景度... 详细信息

为科学合理地进行风景游憩林的构建,以福建省山地坡面风景游憩林为研究对象,采用美景度评判法(scenic beauty estimation,SBE)和数量化模型Ⅰ,建立福建省山地风景游憩林林外景观模型。结果表明:"背景或远景"对风景游憩林斑块景观美景度的贡献最大,贡献率达14.6%,其次分别是"树种组成"、"质地"、"前景"、"光线",贡献率均在10.0%以上。并在分析各景观要素的贡献率和模型中方程系数的基础上,提出了福建省山地坡面风景游憩林构建的技术要点,包括如何协调处理与周围环境的关系、风景游憩林的树种选择与配置、斑块边界带的处理、综合地形特征和树种特性的斑块构建等。

关键词：风景游憩林林外景观美景度评判法(SBE)

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秋季观赏植物单株美景度评价

东北林业大学学报 2010年第3期38卷 42-46页

作者：董建文廖艳梅许贤书章志都王婷婷福建农林大学福州350002

根据秋季观赏植物的主要观赏特征,采用美景度评判法分别对66张秋季观叶植物照片,74张秋季观果植物照片,46张秋季观花植物照片进行美景度评价,并利用多元数量化模型I进行综合评价分析,建立了各类观赏植物的美景度预测模型。结果表明,影... 详细信息

根据秋季观赏植物的主要观赏特征,采用美景度评判法分别对66张秋季观叶植物照片,74张秋季观果植物照片,46张秋季观花植物照片进行美景度评价,并利用多元数量化模型I进行综合评价分析,建立了各类观赏植物的美景度预测模型。结果表明,影响秋季彩叶植物美景度的主要景观要素是彩叶色泽、树干清晰度、前景、彩叶聚集度、树叶疏密度和树形6个要素;影响秋季观果植物美景度的主要景观要素是果实醒目程度、颜色数量、大小、分布情况、枝叶数量、果实成熟度、丰富度和主色彩8个要素;影响秋季观花植物美景度的主要因子是花朵或花序大小、花序类型、主要花色和主要观赏部位4个要素。

关键词：观赏植物秋色叶植物观果植物观花植物美景度评价