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锥束CT平板探测器成像的余晖建模与校正方法

黄魁东 张定华 李明君 张华

锥束CT平板探测器成像的余晖建模与校正方法

黄魁东, 张定华, 李明君, 张华
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  • 锥束CT具有高效率和高精度的显著特点, 在医学成像与工业无损检测等领域已得到广泛应用, 但余晖的存在降低了CT图像的质量. 本文借鉴余晖多指数衰减模型的思想, 结合平板探测器输出信号的实际衰减规律, 提出了一种新的基于多指数拟合的余晖衰减建模及校正方法. 首先进行了基于平板探测器的锥束CT成像实验, 结果表明平板探测器各像素的余晖衰减规律具有良好的一致性, 且余晖衰减规律与初始灰度的大小无关; 其后根据建立的余晖衰减模型实现了余晖的快速校正, 并分析比较了余晖校正前后投影图像和切片图像质量, 表明余晖校正后的零件轮廓清晰度得到了显著提升. 该方法无需获取探测器闪烁体成分及其衰减时间常数, 便于实际锥束CT成像系统的余晖检测与校正.
    • 基金项目: 国家科技重大专项 (批准号: 2012ZX04007021)、国家自然科学基金青年科学基金 (批准号: 51105315)、陕西省自然科学基础研究计划 (批准号: 2013JM7003)和西北工业大学基础研究基金 (批准号: JC20110253, JC20120226) 资助的课题.
    [1]

    Luo Z Y, Yang X Q, Meng Y Z, Deng Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8237 (in Chinese) [罗召洋, 杨孝全, 孟远征, 邓勇 2010 物理学报 59 8237]

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    Wang X C, Yan B, Liu H K, Li L, Wei X, Hu G E 2013 Acta Phys. Sin. 62 098702 (in Chinese) [汪先超, 闫镔, 刘宏奎, 李磊, 魏星, 胡国恩 2013 物理学报 62 098702]

    [3]

    Kasap S, Frey J B, Belev G, Tousignant O, Mani H, Greenspan J, Laperriere L, Bubon O, Reznik A, DeCrescenzo G, Karim K S, Rowlands J A 2011 Sensors 11 5112

    [4]

    Hsieh J, Gurmen O E, King K F 1999 Radiology 213 318

    [5]

    Hsieh J, Gurmen O E, King K F 2000 IEEE Trans. Med. Img. 19 930

    [6]

    Lei Y H, Liu X, Guo J C, Zhao Z G, Niu H B 2011 Chin. Phys. B 20 042901

    [7]

    Benítez R B, Ning R, Conover D 2006 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 12–16, 2006 p61422K

    [8]

    Hofmann T, Burtzlaff S, Voland V, Salamon M, Nachtrab F, Sukowski F, Uhlmann N 2009 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A 607 187

    [9]

    Mainprize J G, Wang X Y, Yaffe M J 2009 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2009: Physics of Medical Imaging Orlando, USA, February 7–12, 2009 p72580R

    [10]

    Colbeth R E, Mollov I P, Roos P G, Shapiro E G 2005 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2005: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 15–17, 2005 p387

    [11]

    Zhang Y, Ning R, Conover D 2006 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 12–16, 2006 p61420Z

    [12]

    Tanaka R, Ichikawa K, Mori S, Dobashi S, Kumagaya M, Kawashima H, Morita S, Sanada S 2010 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2010: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 15–18, 2010 p76224S

    [13]

    Carton A K, Puong S, Iordache R, Muller S 2011 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2011: Physics of Medical Imaging Orlando, USA, February 13–17, 2011 p79611D

    [14]

    Mail N, O’Brien P, Pang G 2007 J. Appl. Clin. Med. Phys. 8 2483

    [15]

    Mail N, Moseley D J, Siewerdsen J H, Jaffray D A 2008 Med. Phys. 35 5187

  • [1]

    Luo Z Y, Yang X Q, Meng Y Z, Deng Y 2010 Acta Phys. Sin. 59 8237 (in Chinese) [罗召洋, 杨孝全, 孟远征, 邓勇 2010 物理学报 59 8237]

    [2]

    Wang X C, Yan B, Liu H K, Li L, Wei X, Hu G E 2013 Acta Phys. Sin. 62 098702 (in Chinese) [汪先超, 闫镔, 刘宏奎, 李磊, 魏星, 胡国恩 2013 物理学报 62 098702]

    [3]

    Kasap S, Frey J B, Belev G, Tousignant O, Mani H, Greenspan J, Laperriere L, Bubon O, Reznik A, DeCrescenzo G, Karim K S, Rowlands J A 2011 Sensors 11 5112

    [4]

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    [5]

    Hsieh J, Gurmen O E, King K F 2000 IEEE Trans. Med. Img. 19 930

    [6]

    Lei Y H, Liu X, Guo J C, Zhao Z G, Niu H B 2011 Chin. Phys. B 20 042901

    [7]

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    Colbeth R E, Mollov I P, Roos P G, Shapiro E G 2005 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2005: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 15–17, 2005 p387

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    Zhang Y, Ning R, Conover D 2006 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2006: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 12–16, 2006 p61420Z

    [12]

    Tanaka R, Ichikawa K, Mori S, Dobashi S, Kumagaya M, Kawashima H, Morita S, Sanada S 2010 Proceedings of SPIE Medical Imaging 2010: Physics of Medical Imaging San Diego, USA, February 15–18, 2010 p76224S

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  • [1] 张峰, 闫镔, 汪先超, 江桦, 魏星. 半覆盖锥束CT中扁平物体的高效反投影滤波重建. 物理学报, 2013, 62(16): 168702. doi: 10.7498/aps.62.168702
    [2] 汪先超, 闫镔, 刘宏奎, 李磊, 魏星, 胡国恩. 一种圆轨迹锥束CT中截断投影数据的高效重建算法. 物理学报, 2013, 62(9): 098702. doi: 10.7498/aps.62.098702
    [3] 韩玉, 李磊, 闫镔, 席晓琦, 胡国恩. 一种基于Radon逆变换的半覆盖螺旋锥束CT重建算法. 物理学报, 2015, 64(5): 058704. doi: 10.7498/aps.64.058704
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    [5] 温志文, 祁辉荣, 王艳凤, 孙志嘉, 张余炼, 王海云, 张建, 欧阳群, 陈元柏, 李玉红. 二维多丝室探测器读出方法的优化. 物理学报, 2017, 66(7): 072901. doi: 10.7498/aps.66.072901
    [6] 温志文, 祁辉荣, 张余炼, 王海云, 刘凌, 王艳凤, 张建, 李玉红, 孙志嘉. 用于中国散裂中子源多功能反射谱仪的高气压多丝正比室探测器的研制. 物理学报, 2018, 67(7): 072901. doi: 10.7498/aps.67.20172618
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出版历程
  • 收稿日期:  2013-07-04
  • 修回日期:  2013-07-19
  • 刊出日期:  2013-11-05

锥束CT平板探测器成像的余晖建模与校正方法

  • 1. 西北工业大学现代设计与集成制造技术教育部重点实验室, 西安 710072;
  • 2. 西北工业大学机电学院, 西安 710072
    基金项目: 

    国家科技重大专项 (批准号: 2012ZX04007021)、国家自然科学基金青年科学基金 (批准号: 51105315)、陕西省自然科学基础研究计划 (批准号: 2013JM7003)和西北工业大学基础研究基金 (批准号: JC20110253, JC20120226) 资助的课题.

摘要: 锥束CT具有高效率和高精度的显著特点, 在医学成像与工业无损检测等领域已得到广泛应用, 但余晖的存在降低了CT图像的质量. 本文借鉴余晖多指数衰减模型的思想, 结合平板探测器输出信号的实际衰减规律, 提出了一种新的基于多指数拟合的余晖衰减建模及校正方法. 首先进行了基于平板探测器的锥束CT成像实验, 结果表明平板探测器各像素的余晖衰减规律具有良好的一致性, 且余晖衰减规律与初始灰度的大小无关; 其后根据建立的余晖衰减模型实现了余晖的快速校正, 并分析比较了余晖校正前后投影图像和切片图像质量, 表明余晖校正后的零件轮廓清晰度得到了显著提升. 该方法无需获取探测器闪烁体成分及其衰减时间常数, 便于实际锥束CT成像系统的余晖检测与校正.

English Abstract

参考文献 (15)

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