基于求导-希尔伯特变换-反投影的源直线扫描计算机断层成像解析重建.docx
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2023-02-23
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摘要
针对较大视场高分辨率微焦点计算机断层成像(micro-CT)提出了一种射线源平移
CT(STCT)成像方法,该方法采用基于图像全变差最小化的联合迭代(SIRT-TV)图像重建算
法,存在图像重建时间较长、计算量大等问题。对斜坡滤波器进行分解,且基于傅里叶变换
性质,推导了一种基于求导-希尔伯特变换-反投影(DHB)的 STCT 解析重建算法(STCT-
DHB)。仿真和实际实验结果表明,STCT-DHB 算法能有效抑制图像的高频噪声,在保证重建
图像的质量的同时可提高图像重建效率。
Abstract
ing at large field of view and high-resolution microfocus computed tomography (micro-
CT), a source translation based CT (STCT) imaging method is proposed. This scanning
method adopts the simultaneous iterative reconstruction algorithm based on the
minimization of image total variation (SIRT-TV), which has problems such as long image
reconstruction time and large amount of calculation. The ramp filter is divided and based
on the properties of Fourier transform to derive a STCT analytical reconstruction
algorithm (STCT-DHB) based on derivative-Hilbert transform-back projection (DHB).
Simulation and practical experiment results show that the STCT-DHB algorithm can
effectively suppress high-frequency noise of the image, and improve the efficiency of
image reconstruction while maintaining the quality of the reconstructed image.
1 引言
微焦点计算机断层成像(micro-CT)技术能够以具有微米分辨率的无损方式对物体进行三维
成像
[1-2]
,被广泛应用于工业生产、材料科学、地球物理、生物科学和古生物学等领域中
[3]
。
通常,micro-CT 成像系统中成像视场与成像分辨率参数相互制约,在进行高分辨率成像时,检
测对象尺寸受限,且将样品制备到合适的尺寸存在困难,如生物样本、化石和矿石等
[4-6]
,即对
大尺寸物体进行高分辨率成像存在困难。
一些学者研究了不同的 CT 扫描方式和相关理论
[7]
,如通过偏置探测器
[8]
或者多次旋转平移扫
描的方式
[9]
来增大成像视场。探测器偏置扫描是通过移动的方式或者使用较长的探测器,让
探测器能探测到穿过感兴趣区域的射线,该方法最多可将视场范围扩展到原来的两倍
[10]
。在
多次旋转平移扫描 CT(RTCT)数据采集过程中,射线源和平板探测器保持固定,被扫描试件依
次绕与探测器平行的多个旋转中心旋转一周,以获取多组不完整投影,再重排为完整投影。
采用多段 RTCT 需要设计特定的扫描模式
[11]
,或者对采集到的投影数据进行重排,该过程增
加了计算量,且会降低图像的分辨率
[12]
。
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