基于迭代法和壓縮傳感原理的計(jì)算機(jī)斷層成像算法研究.pdf

1、醫(yī)學(xué)影像技術(shù)一直是診斷疾病的重要手段，同樣也是人類最早用于醫(yī)學(xué)診斷的工程手段。短短三十年間，計(jì)算機(jī)斷層成像技術(shù)有了長足的發(fā)展。常規(guī)的斷層重建算法對投影數(shù)據(jù)的要求非常嚴(yán)格，需要完整的投影角度以及較小的采樣間隔。為了提高數(shù)據(jù)采集的信噪比，在實(shí)際工作中往往需要加大放射劑量。臨床中對于X 射線的放射劑量有著嚴(yán)格的要求，但是較為稀疏的投影數(shù)據(jù)的重建質(zhì)量往往不甚理想。本研究嘗試解決對稀疏投影數(shù)據(jù)以及投影角度不完全、不均勻的投影數(shù)據(jù)進(jìn)行重建而得到較高

2、質(zhì)量的重建圖像。本研究依托北京大學(xué)工學(xué)院-基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院分子醫(yī)學(xué)影像聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)課題，在前人的研究基礎(chǔ)之上，用濾波反投影（FBP）算法、代數(shù)迭代法（ART）與TV+ART算法來重建多模態(tài)分子醫(yī)學(xué)影像系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，從以下兩個(gè)方面進(jìn)行研究：1. 快速的二維平面射線遍歷像素的算法。本研究針對直線遍歷像素求交過程計(jì)算復(fù)雜度高、計(jì)算速度慢的問題，提出了一種快速的直線遍歷像素與求交算法。該算法通過一個(gè)距離參數(shù)來確定射線穿過的像素索引并計(jì)算出射線穿

3、過像素的長度。距離參數(shù)采用增量計(jì)算，運(yùn)算效率很高。本研究將該算法運(yùn)用于ART算法中計(jì)算權(quán)因子矩陣與正投影過程，與采用Siddon算法求解直線遍歷像素求交過程的ART算法相比，大大地縮短了重建時(shí)間。2. 結(jié)合壓縮傳感原理對真實(shí)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行的代數(shù)迭代算法重建圖像。本研究在對Shepp-Logan 模型以及自建模型的仿真結(jié)果基礎(chǔ)上，對PET、CT的真實(shí)投影數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)重建。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明， TV+ART算法對于邊緣信息良好、形狀規(guī)則的斷層截面重