基于變電壓圖像序列盲分離的X射線多譜CT成像.pdf

1、X射線多譜CT成像相對于傳統(tǒng)單能假設的CT成像，其能譜信息更豐富，可依據(jù)能譜與衰減系數(shù)的多譜對應性，實現(xiàn)檢測對象組分的有效區(qū)分，滿足新型材料、礦石深加工以及現(xiàn)代醫(yī)學中組分微觀結(jié)構(gòu)等定量化功能成像需求?，F(xiàn)有的雙能CT、光子計數(shù)型CT、能譜濾波分離多譜CT在時間和能譜分辨率上存在一定的局限性，而單色性較好的同步輻射CT為國家大科學裝置，共享面較寬，機時有限，限制了樣品測試實驗效率和規(guī)模。對此，論文在不改變常規(guī)CT成像系統(tǒng)物理組成的基礎上，研

2、究連續(xù)譜X射線投影圖像能譜分離方法，期望分解所得投影的重建圖像能達到窄能譜CT圖像效果，從而在常規(guī)CT成像系統(tǒng)上實現(xiàn)組分有效區(qū)分，為微觀結(jié)構(gòu)的定量表征提供支撐。
　　論文在研究X射線多譜衰減特性、多譜成像特點和單能假設CT重建的基礎上，分析了連續(xù)譜X射線投影序列分解的可行性，提出了基于盲源分離的多譜序列分離的CT成像方法。在此基礎上，采用非負矩陣分解方法，以誤差平方和最小為優(yōu)化準則，構(gòu)建X射線圖像序列分解模型，并推導了求解算法。同

3、時針對分解算法的局部收斂性問題，引入具有全局收斂的遺傳算法，提出了基于遺傳算法的X射線圖像序列非負矩陣分解方法，實現(xiàn)了多譜序列的有效分離，獲取的投影重建后圖像有窄能譜圖像特征。
　　針對CT成像過程中散射因素的影響，利用分解殘差的局部方差和作為散射信號低頻特性的描述，以分解殘差的局部方差和最小為優(yōu)化準則，改進了X射線圖像序列非負矩陣分解模型，提高了多譜序列的分離精度。
　　針對盲源分離結(jié)果的無序性和窄譜投影的能量不確定性，利

4、用光電效應和康普頓效應分解代替分解模型中的衰減系數(shù)，提出了基于衰減系數(shù)分解的能譜校準方法，實現(xiàn)了窄譜投影的能量指向；同時，考慮CT圖像序列表征問題，耦合多譜成像的物理先驗，利用基于DCM模型的窄譜CT序列融合算法，實現(xiàn)了組分的定量表征。
　　論文在理論研究同時，進行實驗對比分析。實驗過程中，以硅鋁材質(zhì)構(gòu)成的圓柱體為對象，通過仿真與實驗相結(jié)合的方法，驗證了 X射線投影序列分離的可行性，以及所提出的基于遺傳算法的X射線圖像序列非負矩陣