检索结果-南通市图书馆

x射线能谱ct探测投影数据校正及重建图像降噪和伪影抑制研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

X射线能谱CT探测投影数据校正及重建图像降噪和伪影抑制研究

作者：任学智重庆大学

学位级别：硕士

在现代医疗诊断中,x射线计算机断层成像技术(Computed Tomography,ct)得到了广泛的应用,其采用非接触式检测方式,以x射线对不同材质的吸收特性为基础,通过检测x射线穿过物质后的衰减特性获取物体内部的结构信息和材质组成。x射线ct在现... 详细信息

在现代医疗诊断中,x射线计算机断层成像技术(Computed Tomography,ct)得到了广泛的应用,其采用非接触式检测方式,以x射线对不同材质的吸收特性为基础,通过检测x射线穿过物质后的衰减特性获取物体内部的结构信息和材质组成。x射线ct在现代医疗诊断中有着不可替代的地位,而传统x射线ct使用能量积分式探测器,将穿过物体后的不同能量x射线光子整体接收,反映的是x射线的平均衰减特性,其无法分辨不同能量的x射线光子,难以区分密度分布相近的材料,限制了对物质的定性和定量分析。随着x射线ct技术的进一步发展,出现了基于x射线光子计数探测器的能谱ct成像技术(Spectral ct),能谱ct与传统ct的区别主要在于利用能够分辨不同能量x射线的光子计数探测器探测投影数据,可测量物体在不同能量范围内的吸收特性。由此,我们可以通过分析不同能量范围内的x射线衰减特性,提高不同材质的成像对比度,并实现定性与定量测量,还可以结合深度学习技术提高ct的成像质量。本论文依托科技部国家重点研发计划(2016YFC0104609)和国家自然科学青年基金(No.61401049),以x射线能谱ct为研究对象,在能谱ct工作原理、探测投影图像校正和重建图像降噪及伪影抑制等方面开展研究和论述,并结合深度学习方法以提高噪声和伪影抑制的效果。本文的主要研究内容有:(1)对x射线ct的工作原理、扫描系统、成像过程、重建方法等理论进行分析和阐述,并对能谱ct的特点以及优势进行总结,在成像原理的基础上分析x射线ct中噪声和伪影的产生机理以及表现形式。研究基于光子计数探测器的能谱ct成像原理,分析能谱ct图像信噪比较低的原因,为后续对能谱ct图像进行降噪和环形伪影抑制提供相应的理论支撑。(2)针对能谱ct探测器探测单元响应一致性较差的问题,提出了一种基于聚类算法的探测投影校正方法,根据光子计数探测器的工作原理,借助聚类算法和相关性分析对ct探测投影中一致性较差的像素进行定位、分类和补偿。在能谱ct探测投影中,一致性较差像素区域内的方差较大,据此将投影进行区域划分并计算相应的区域方差,使用聚类算法对方差进行分类确定一致性较差像素的位置,再借助相关性分析对一致性较差像素进行分类。由此,有针对性的对能谱ct探测投影进行校正,可以有效提高重建图像的质量,相关实验及结果验证了该方法的可行性。(3)针对能谱ct图像域降噪和伪影抑制算法计算复杂、效率较低的问题,提出了一种基于全卷积金字塔残差网络的能谱ct图像降噪和伪影抑制方法。研究并构建能谱ct图像训练数据集和标签数据集,将全卷积网络和金字塔残差网络相结合构成全卷积金字塔残差网络,使用数据集训练网络模型,最终,抑制能谱ct重建图像中噪声和伪影。实验研究结果证明,深度学习方法可以有效抑制不同能量范围内能谱ct图像中的噪声和伪影,且所提出的全卷积金字塔残差网络的性能优于常见的ct图像降噪网络。

关键词： x射线能谱ct 光子计数探测器探测投影数据校正图像噪声和伪影抑制深度学习

基于x射线能谱ct的生物医学材料分解关键技术研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于X射线能谱CT的生物医学材料分解关键技术研究

作者：吴晓川重庆大学

学位级别：硕士

随着人工智能等信息技术的飞速发展,人类已迈入了智慧医疗时代。以深度学习为代表的机器学习算法也开始广泛应用在医学成像的各个领域。x射线计算机断层成像技术(x-ct),作为智慧医疗的重要组成内容,在医学临床诊断中发挥着重要作用。它... 详细信息

随着人工智能等信息技术的飞速发展,人类已迈入了智慧医疗时代。以深度学习为代表的机器学习算法也开始广泛应用在医学成像的各个领域。x射线计算机断层成像技术(x-ct),作为智慧医疗的重要组成内容,在医学临床诊断中发挥着重要作用。它利用x射线对不同物质的衰减差异,可以在不破坏物体本身的情况下,通过断层图像呈现出其内部结构和细节。然而,传统x-ct由于采用积分探测方式获取x光子信息,将会在一定程度上造成衰减特性缺失,难以满足精准诊疗的需求。于是,x射线能谱ct成像技术应运而生。x射线能谱ct成像得益于x射线能量分辨光子计数探测技术的出现与发展。它是通过光子计数探测器来获取被检测对象在不同能量区间内x射线衰减特性,依据这种差异,不仅可以提高衰减系数相近材料的成像对比度,而且还能对扫描对象进行定性及定量分析。其中,基于x射线能谱特性的物质分解,已成为能谱ct成像技术的一个重要研究方向。本论文依托科技部国家重点研发计划(No.2016YFC0104609)、国家自然科学青年基金(No.61401049)和重庆市基础科学与前沿技术研究专项项目(No.cstc2016jcyjA0473)等科研课题,着眼于x射线能谱ct成像技术,重点开展了生物医学材料分解研究,在改进传统投影分解方法的基础上,还结合了深度学习算法对图像域的物质分解加以完善。论文的主要研究内容包括:(1)研究分析了x射线ct成像原理及系统、重建方法与技术,阐述了能谱ct物质分解的基本理论和分解模型。针对x射线能谱ct投影数据包含较多噪声的特点,选择了基于压缩感知理论的Split-Bregman算法进行能谱ct图像重建,这为后续开展能谱ct物质分解研究创造了重要的前提条件。(2)针对投影域的双效应分解过程涉及计算复杂的投影积分方程的问题,研究了一种基于等效单色能量的双能ct投影分解方法。首先,从双能ct重建图像中计算得到某一特定材料区域的平均衰减系数,借助于美国国家标准技术局(NIST)提供的x射线衰减数据库拟合的标准衰减曲线,获得高低能谱对应的等效单色能量,进而对积分方程进行数学变形,以此将投影分解过程简化为一个线性求解问题。仿真和实验结果验证了该方法的有效性。(3)针对图像域的基材料分解过程中极易受到真实数据噪声的影响而达不到理想的分解效果的问题,研究了一种基于深度学习的能谱ct多物质分解方法。由于x射线能谱ct图像数据量相对较少,且为单通道的灰度图像的特点,选择了FC-DenseNets作为训练网络,并利用重建的能谱ct图像构造深度学习数据集。实验结果表明,对于传统的基材料分解方法无法准确区分衰减相似的组分及不能应对高噪声情况的问题,深度学习方法展现出了巨大的优势。FC-DenseNets分解网络不但实现了对小老鼠骨骼、肺器官、软组织区域的精确识别和区分,而且在图像噪声较大时也能达到理想的分解结果。

关键词： x射线能谱ct 光子计数探测器物质分解深度学习

基于MARS系统的x射线能谱K-edge特性ct成像技术

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

强激光与粒子束 2014年第10期26卷 236-240页

作者：何鹏魏彪冯鹏陈绵毅重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

针对传统的x射线ct系统因采用积分探测器难于鉴别材质的关键技术问题,基于MARS系统的x射线能谱ct,开展了x射线能谱K-edge特性的ct成像技术研究。通过对单一材质和混(复)合材质组成的物理模型的多个x射线能量段进行ct断层扫描,获得了材质... 详细信息

针对传统的x射线ct系统因采用积分探测器难于鉴别材质的关键技术问题,基于MARS系统的x射线能谱ct,开展了x射线能谱K-edge特性的ct成像技术研究。通过对单一材质和混(复)合材质组成的物理模型的多个x射线能量段进行ct断层扫描,获得了材质的K-edge特性曲线,以此重建出了材质的ct图像。借助材质K-edge特性的ct断层图像,可以进行材质的鉴别分析或进行更多的材质认知信息的分析研究。与传统的x射线ct技术相比较,它可以提供更为丰富的x射线衰减信息。

关键词： x射线能谱ct 光子计数探测器 K—edge特性材质鉴别

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

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

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

基于光子计数探测器多能谱ct重建算法及应用研究

维普期刊数据库

同方期刊数据库评论

在线全文

学校读者我要写书评

暂无评论

基于光子计数探测器多能谱CT重建算法及应用研究

作者：张煜林中北大学

学位级别：硕士

近年来,随着光子计数探测器技术的快速发展,x射线多能谱ct技术成为ct成像领域的研究热点问题,包括重建算法,能量选择,材料识别等。与传统ct相比,x射线多能谱ct在一次扫描中能得到物体在不同能谱通道下的投影图像,有利于区分物体的材质,... 详细信息

近年来,随着光子计数探测器技术的快速发展,x射线多能谱ct技术成为ct成像领域的研究热点问题,包括重建算法,能量选择,材料识别等。与传统ct相比,x射线多能谱ct在一次扫描中能得到物体在不同能谱通道下的投影图像,有利于区分物体的材质,提高对比噪声比(CNR)。本文基于光子计数探测技术研究多能谱ct重建算法及应用,主要研究内容如下:(1)多能谱ct重建,多能谱ct可以提供被检测物体在不同能谱维度的衰减图,但由于能谱通道变窄,每个能谱通道内的噪声增加了。为了有效降低通道内的噪声,本文使用基于TV最小化的Split-Bregman算法对x射线多能谱ct进行重建。首先,根据重建模体的先验信息,进行能谱通道的划分。然后,采用Split-Bregman算法对能谱投影数据进行噪声和稀疏角度重建。仿真实验结果表明,基于Split-Bregman算法的能谱ct重建方法能够有效去除能谱通道内的噪声,满足物体材质区分的需求。(2)材质区分与识别,x射线多能谱ct能够提供丰富的有关物质材质的信息。首先通过主成分分析方法对x射线能谱多ct数据进行分析,提取和量化x射线的能谱信息,并融合出彩色ct图像,可直观区分材料的不同物质。其次利用不同物质x射线的吸收特性不同,通过实验研究了不同材料的K边缘特性,进一步评估了x射线多能谱ct材质的鉴别能力。

关键词： x射线能谱ct 光子计数探测器能谱通道划分 Split-Bregman 彩色ct成像 K边缘值成像

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于MARS系统的彩色ct图像重建

强激光与粒子束 2015年第5期27卷 207-210页

作者：何鹏魏彪冯鹏陈绵毅邓露珍米德伶重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室重庆400044

针对传统的x射线ct系统因采用积分探测器难于区分材质细微差别的关键技术问题,基于MARS x射线能谱ct系统,开展了彩色ct成像技术研究。研究结果表明,对被碘溶液腐蚀的橡胶管和注射有新型造影剂(金纳米微粒)的小老鼠进行多个x射线能量段... 详细信息

针对传统的x射线ct系统因采用积分探测器难于区分材质细微差别的关键技术问题,基于MARS x射线能谱ct系统,开展了彩色ct成像技术研究。研究结果表明,对被碘溶液腐蚀的橡胶管和注射有新型造影剂(金纳米微粒)的小老鼠进行多个x射线能量段的ct断层扫描,提取和量化不同能量范围橡胶管投影数据和小老鼠的ct图像,重建出橡胶管彩色投影图像和小老鼠胸腔彩色ct图像,展现了橡胶管内部复杂结构及金纳米微粒主要集中于小老鼠胸腔上部血管的信息,显示了x射线能谱ct刻画物质信息的细微差别能力和呈现物质不同组成成分的能力。

关键词： x射线能谱ct 光子计数探测器主成分分析法彩色ct成像技术