計(jì)算機(jī)斷層圖像重建算法研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層成像(Tomography)是一種無(wú)損成像技術(shù)，這種技術(shù)克服了傳統(tǒng)的X射線攝像系統(tǒng)圖像互相重疊的缺點(diǎn)，能清晰地顯示出入體的解剖形態(tài)，而且能反映人體內(nèi)生理和生化病理的變化過(guò)程，是醫(yī)學(xué)影像診斷領(lǐng)域的重要工具之一。本文主要提出了正電子發(fā)射斷層圖像(Positron Emission Tomography，PET)重建和X射線計(jì)算機(jī)斷層圖像(X-ray Computedtomography，X-CT)重建的若干新方法，即首先提出了基于

2、內(nèi)容的自適應(yīng)三角形網(wǎng)格模型在PET圖像重建中的應(yīng)用，然后探討了基于離散正交矩和離散Radon變換的有限角度平行投影數(shù)據(jù)重建算法，最后提出了基于Zernike矩的有限角度扇形束投影數(shù)據(jù)重建算法。 統(tǒng)計(jì)迭代算法在斷層圖像重建中有著重要的地位，是PET圖像重建的研究熱點(diǎn)之一，而基于內(nèi)容的自適應(yīng)網(wǎng)格模型是最近出現(xiàn)的一種新的基于不均勻采樣的圖像描述手段。我們?cè)诒疚闹刑岢隽艘环N新的基于自適應(yīng)三角形網(wǎng)格模型的統(tǒng)計(jì)迭代算法，傳統(tǒng)的統(tǒng)計(jì)迭代方法都

3、是基于象素進(jìn)行計(jì)算的，而新的基于自適應(yīng)三角形網(wǎng)格模型的統(tǒng)計(jì)迭代算法則是基于網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)進(jìn)行計(jì)算的，從而達(dá)到提高重建圖像質(zhì)量的目的。通過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，我們驗(yàn)證了新算法的可行性和優(yōu)越性。 在實(shí)際工作中出于減少射線劑量和工作條件限制等原因，X-CT圖像重建過(guò)程中存在著投影數(shù)據(jù)不完全的問(wèn)題，從而嚴(yán)重地影響了重建圖像的質(zhì)量。針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，我們提出了基于離散正交矩和離散Radon變換的有限角度平行投影數(shù)據(jù)重建算法。在新算法中，我們建立了離散正交矩和

4、離散Radon變換之間的一般關(guān)系，然后針對(duì)Tchebichef正交離散矩，詳細(xì)推導(dǎo)了離散投影矩和圖像矩之間的關(guān)系，并利用這種關(guān)系從已知角度投影數(shù)據(jù)中獲得圖像矩，然后從圖像矩中估計(jì)出未知角度投影數(shù)據(jù)，從而達(dá)到提高重建圖像質(zhì)量的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法能有效地解決投影數(shù)據(jù)不完全的問(wèn)題，并且和其他方法相比具有一定的優(yōu)越性。 投影數(shù)據(jù)不完全的問(wèn)題不僅僅存在于平行投影數(shù)據(jù)重建過(guò)程中，這個(gè)問(wèn)題同樣存在于扇形投影數(shù)據(jù)重建過(guò)程中。因此我們提出了