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基于先验信息的图像重建和伪影矫正算法研究

【摘要】:CT成像技术广泛应用于医学诊断、工业无损检测等领域。对于实际重建图像来说,可以借助图像的稀疏特性以及与待重建图像相关的先验信息来提高重建图像质量。X射线相位衬度成像是近年发展起来的一种具有高衬度和高空间分辨率的新成像技术,该技术可以重建软组织内部丰富的组织结构信息,因此相衬CT在生物医学成像领域具有重要的研究价值和广阔的应用前景。本论文中我们研究了基于先验导引图像滤波的CT图像重建算法、基于相位衬度CT的对比度增强算法和环状伪影矫正算法。论文主要贡献和创新点如下:(1)借助导引图像滤波算法可以在去噪同时保持图像边缘特征这一优势,将导引图像滤波算法引入到稀疏角度图像重建过程中,提出一种基于导引图像滤波的联合代数迭代重建算法。采用仿真的投影数据和实际的投影数据对提出算法进行验证,实验结果表明了所研究算法在稀疏角度情况下重建图像的有效性。(2)针对相衬成像与CT技术的结合(相衬CT)在重建图像时常会出现对比度不高的问题,我们研究了一种相衬CT图像对比度增强的算法,该算法以FBP重建数值区间映射到SART重建数值区间为核心,结合内容自适应图像增强算法提高重建图像的质量。通过实际的同步辐射投影数据重建图像表明该算法不仅消除了背景中的噪声,而且提高了重建图像的对比度。(3)由于同步辐射光具有高通量、高单色的特点,使得运动伪影和射线硬化伪影会被消除或得到有效抑制,但环状伪影却仍然得不到有效去除。本论文研究了一种基于导引图像滤波结合TV-L1模型的图像后处理环状伪影矫正算法,仿真和实际肝脏样品的同步辐射投影数据说明我们研究的方法能高效的去除相衬CT图像中的环状伪影。(4)论文中研究了基于各向异性TV的类同轴相位衬度CT的图像重建算法,用实际采集的肝脏样品同步辐射投影数据对所研究的算法进行了验证,实验结果表明各向异性TV重建算法不仅在重建肝脏样品图像质量要优于各向同性TV重建算法和SART算法,而且各向异性TV重建算法在重建图像过程中可以在保护图像细节基础上较好的矫正图像中的环状伪影。

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