基于局部線性嵌入的醫(yī)學(xué)X-CT幾何參數(shù)校正及其圖像重建加速算法研究.pdf

1、計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)（Computed Tomography，CT技術(shù)）是一種在不同角度對(duì)物體進(jìn)行全面掃描以得到物體內(nèi)部橫截面信息的成像技術(shù)，作為一種先進(jìn)的無(wú)損檢測(cè)方法，該技術(shù)憑借其非接觸、無(wú)破壞性、高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于醫(yī)療、工業(yè)、航空航天、軍事和地質(zhì)勘探等眾多領(lǐng)域。特別是，隨著探測(cè)器技術(shù)的不斷發(fā)展，錐形束CT更是憑借其掃描速度快、空間分辨率高等優(yōu)點(diǎn)，成為目前CT研究工作的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。
　　然而，由于人為因素或儀器機(jī)械精度

2、等原因，錐形束CT經(jīng)人工安裝定位后，其系統(tǒng)的幾何位置可能與理想情況有一定偏差，例如探測(cè)器沿中心線發(fā)生位置偏移、探測(cè)器沿軸有傾斜角等，這些情況的出現(xiàn)會(huì)導(dǎo)致重建圖像出現(xiàn)幾何偽影，從而影響圖像質(zhì)量。因此，對(duì)偽影的幾何校正一直是CT領(lǐng)域的重點(diǎn)難題，研究快速、有效的校正方法，對(duì)偽影校正技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。一般地，錐形束CT的幾何校正方法主要分為模體校正和算法校正兩種。模體校正通常以某些理想條件為前提，只校準(zhǔn)系統(tǒng)的部分參數(shù)，從而降低問(wèn)題的復(fù)雜度

3、，但會(huì)縮小幾何校正的應(yīng)用范圍；算法校正則是以投影信息或者重建圖像質(zhì)量作為約束標(biāo)準(zhǔn)，利用優(yōu)化算法求解系統(tǒng)的幾何參數(shù)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，算法校正得到較大的發(fā)展，不同于模體校正，算法校正無(wú)需制作標(biāo)定模體就可以直接對(duì)投影數(shù)據(jù)或投影圖像進(jìn)行處理，從而計(jì)算出錐束CT系統(tǒng)的幾何誤差參數(shù)，最后應(yīng)用于圖像重建算法中。
　　本文主要工作針對(duì)醫(yī)用錐束CT系統(tǒng)中的幾何校正問(wèn)題展開(kāi)研究。研究?jī)?nèi)容主要包括：
　　①研究了基于局部線性嵌入算法的醫(yī)學(xué)X

4、-CT幾何參數(shù)校正方法。局部線性嵌入算法表明在一個(gè)樣本空間中某一個(gè)數(shù)據(jù)可以由它近鄰的幾個(gè)樣本來(lái)線性表示，而CT幾何參數(shù)在密集采樣時(shí)剛好可以由該算法對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行更新校正。為此，本文將局部線性嵌入算法應(yīng)用于CT幾何參數(shù)校正當(dāng)中，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，基于局部線性嵌入算法的醫(yī)學(xué)X-CT幾何參數(shù)校正方法可以對(duì)影響CT系統(tǒng)位置的全部八個(gè)幾何參數(shù)進(jìn)行更新校正，并且校正后圖像重建質(zhì)量有明顯改善。
　　②研究了基于Intel數(shù)學(xué)核心函數(shù)庫(kù)（簡(jiǎn)稱Inte