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音像新型静态CT成像理论与重建算法研究张涛著
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章引言1
1.1背景和意义1
1.2研究现状3
1.2.1多光源静态CT的发展3
1.2.2CT图像重建算法4
1..直线轨迹CT的发展8
1.2.4人工神经网络的发展和在CT中的应用10
1.3研究内容和结构安排12
第2章直线分布式光源静态CT的成像理论16
2.1CT成像基础16
2.1.1X线与物质的相互作用16
2.1.2扫描投影与图像重建18
2.2直线分布式光源静态CT扫描的数学建模21
2.2.1成像几何和参数定义21
2.2.2投影获取与非标准扫描轨迹24
.直线分布式光源静态CT投影的傅里叶质31
..1投影傅里叶质的重要31
..2直线分布式光源静态CT的傅里叶切片定理32
2.4实验验与分析37
2.5讨论与总结40
第3章滤波反投影重建方法42
3.1算法推导42
3.1.1从直线分布式光源静态CT的傅里叶切片定理出发43
3.1.2从圆轨道平行束重建公式出发44
3.2两段直线分布式光源静态CT扫描模式46
3.3冗余数据处理的权重策略49
3.3.1冗余数据分析49
3.3.2冗余数据处理权重55
3.4滤波反投影重建方法的三维拓展58
3.5实验验与分析61
3.5.1仿体图像重建61
3.5.2算法能比较65
3.5.3三维重建效果70
3.6讨论与总结73
第4章直接傅里叶重建与人工神经网络应用研究75
4.1Linogram解析重建方法75
4.1.1算法推导75
4.1.2算法的离散实现与时间复杂度分析80
4.2基于人工神经网络的Linogram重建框架83
4.2.1基于先验知识的Linogram重建神经网络83
4.2.2Linogram-Net与图像域神经网络的融合88
4.3实验验与分析91
4.3.1Linogram解析重建方法图像重建实验91
4.3.2Linogram-Net网络结构验实验94
4.3.3Linogram-Net权重参数学习实验95
4.3.4算法能对比分析100
4.4讨论与总结104
第5章实际系统能评估与成像优化策略106
5.1实际系统能评估106
5.1.1Catphan@600仿体CTP404模块扫描成像实验107
5.1.2Catphan@600仿体CTP486模块扫描成像实验108
5.1.3Catphan@600仿体CTP528模块扫描成像实验111
5.2截断投影补全与重建ROI扩大112
5.2.1重建ROI分析113
5.2.2截断投影补全策略116
5..实验验与分析117
5.3倾斜直线扫描模式122
5.3.1一种直线分布式光源静态CT扫描的三维实现122
5.3.2倾斜直线扫描轨迹分析1
5.3.3倾斜直线扫描的解析重建算法1
5.3.4实验验与分析128
5.4讨论与总结130
第6章结论和展望132
6.1工作总结132
6.2后续工作展望133
参考文献135
附录A模型参数定义150
在学期间完成的相关学术成果153
致谢155
李春葆,武汉大学教授,主要研究方向为数据挖掘和算法设计,从事近30年C/C++语言、数据结构和算法设计等课程的线教学工作,具备丰富的教学经验,曾参与深圳名企的笔试和面试题库建设。出版多本C/C++语言、数据结构、算法设计与分析及数据库开发方面的精品教材和教学辅导书。
直线分布式光源CT是近年来快展起来的新型断层扫描成像方式,它通过多光源高速交替出束实现CT投影数据的采集,避免了CT机架的旋转,这种新型静态CT在提高CT扫描成像速度、简化系统设计等方面有着很大的优势,有望成为CT研究领域的重大突破。《新型静态CT成像理论与重建算法研究》围绕基于直线分布式光源的新型静态CT,在成像理论、重建算法,以及成像优化策略等方面展开研究工作。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》创新地引入了投影几何加权和物体变形,推导出了直线分布式光源静态CT的傅里叶切片定理,从而建立了该新型静态CT投影数据和被扫描物体在频域空间中的映关系。 在重建算法方面,《新型静态CT成像理论与重建算法研究》提出了直接滤波反投影重建方法和基于Linogram的直接傅立叶重建方法;在成像优化策略方面,提出了截断投影补全策略;为了实现三维扫描成像,提出了倾斜直线扫描模式,并进一步建立了对应的三维重建算法。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》对于静态CT领域的研究者、从业者有着启发和借鉴意义。
本书是《算法设计与分析基础(C++版)(微课视频版)》(李春葆等,清华大学出版社)的配套学习和实验指导书,给出了主教材中所有单项选择题、问答题、上机实验和在编程题的参考,包含单项选择题93题、问答题103题、算法设计题93道,所有题目均给出了详细的解题思路和参考; 上机实验题共31道,所有实验题均给出了详细的解题思路、实验参考程序和实验测试结果; 在线编程题共70道,与相关知识点对应,所有在线编程题给出了解题思路、提交可通过(Accept)的源代码、执行时间和空间信息。
直线分布式光源CT是近年来快展起来的新型断层扫描成像方式,它通过多光源高速交替出束实现CT投影数据的采集,避免了CT机架的旋转,这种新型静态CT在提高CT扫描成像速度、简化系统设计等方面有着很大的优势,有望成为CT研究领域的重大突破。《新型静态CT成像理论与重建算法研究》围绕基于直线分布式光源的新型静态CT,在成像理论、重建算法,以及成像优化策略等方面展开研究工作。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》创新地引入了投影几何加权和物体变形,推导出了直线分布式光源静态CT的傅里叶切片定理,从而建立了该新型静态CT投影数据和被扫描物体在频域空间中的映关系。 在重建算法方面,《新型静态CT成像理论与重建算法研究》提出了直接滤波反投影重建方法和基于Linogram的直接傅立叶重建方法;在成像优化策略方面,提出了截断投影补全策略;为了实现三维扫描成像,提出了倾斜直线扫描模式,并进一步建立了对应的三维重建算法。 《新型静态CT成像理论与重建算法研究》对于静态CT领域的研究者、从业者有着启发和借鉴意义。
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