基于迭代法和壓縮傳感原理的計算機斷層成像算法研究.pdf

1、醫(yī)學影像技術一直是診斷疾病的重要手段，同樣也是人類最早用于醫(yī)學診斷的工程手段。短短三十年間，計算機斷層成像技術有了長足的發(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工學院-基礎醫(yī)學院分子醫(yī)學影像聯(lián)合實驗室的相關課題，在前人的研究基礎之上，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)學影像系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)，從以下兩個方面進行研究：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算復雜度高、計算速度慢的問題，提出了一種快速的直線遍歷像素與求交算法。該算法通過一個距離參數(shù)來確定射線穿過的像素索引并計算出射線穿

3、過像素的長度。距離參數(shù)采用增量計算，運算效率很高。本研究將該算法運用于ART算法中計算權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間。2. 結合壓縮傳感原理對真實投影數(shù)據(jù)進行的代數(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果基礎上，對PET、CT的真實投影數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)重建。實驗結果表明， TV+ART算法對于邊緣信息良好、形狀規(guī)則的斷層截面重