連續(xù)太赫茲波層析成像實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、頻率處于0.1THz-10THz的電磁輻射被稱(chēng)為太赫茲波，它處于微波向紅外線(xiàn)過(guò)渡的區(qū)域，兼有微波和光學(xué)的特性。它可以像微波和光學(xué)成像一樣，作為成像用的輻射源，所以在太赫茲成像技術(shù)中可以方便地借鑒兩個(gè)頻譜范圍上采用的成像方式，形成新型的成像方式，做為其他成像方式的有效的補(bǔ)充。由于太赫茲對(duì)非極性物體具有很強(qiáng)的穿透性，可以利用它來(lái)對(duì)物體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和組成進(jìn)行成像和無(wú)損檢測(cè)。CT技術(shù)就是一種能夠獲得物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)和物質(zhì)分布的一種三維成像技術(shù)，它廣泛

2、應(yīng)用于各種醫(yī)學(xué)成像中。由于太赫茲具有的穿透性能，這種成像方式也可以應(yīng)用到太赫茲成像技術(shù)中，并且由于太赫茲而且它的光子能量只有4meV，要遠(yuǎn)小于X射線(xiàn)的光子能量，利用它來(lái)對(duì)物體進(jìn)行CT成像不會(huì)對(duì)物體產(chǎn)生電離損傷，可以作為X射線(xiàn)等成像方式的有效的補(bǔ)充手段。
　　本文主要使用實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的由愛(ài)丁堡公司生產(chǎn)的二氧化碳激光泵浦甲醇?xì)怏w產(chǎn)生太赫茲激光器和PyrocomⅢ型熱釋電相機(jī)對(duì)太赫茲連續(xù)波CT成像技術(shù)進(jìn)行了研究，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的儀器搭建

3、了一套太赫茲層析成像系統(tǒng)。該成像系統(tǒng)主要由兩部分組成：一部分是成像的數(shù)據(jù)采集部分它主要完成對(duì)物體的旋轉(zhuǎn)掃描和數(shù)據(jù)的采集。它主要由硬件系統(tǒng)和編寫(xiě)的Labview控制和數(shù)據(jù)采集程序組成。另一部分是編寫(xiě)的Matlab斷層圖像重建程序。并利用搭建的CT成像系統(tǒng)對(duì)不同的物體進(jìn)行了層析成像的實(shí)驗(yàn)，最后獲得了物體的斷層圖像，并利用不同層面的斷層圖像構(gòu)建出了成像物體的三維圖像。
　　本論文主要的研究?jī)?nèi)容和所得成果如下：
　　1、研究了太赫茲

4、層析成像的理論，對(duì)相關(guān)的公式進(jìn)行了推導(dǎo)，并對(duì)圖像重建的方法進(jìn)行了研究。根據(jù)濾波反投影的原理編寫(xiě)了用于太赫茲層析成像圖像重建的Matlab程序，利用該程序?qū)崿F(xiàn)了從采集的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中對(duì)成像物體的斷層圖像的重建。并采用Phantom頭模作為重建對(duì)象，做了仿真。
　　2、對(duì)衍射斷層成像的理論進(jìn)行了研究，針對(duì)衍射層析圖像重建中采用濾波反傳播計(jì)算量大的問(wèn)題，借鑒超聲斷層成像中應(yīng)用的NUFFT的重建方法用Matlab程序?qū)崿F(xiàn)了衍射層析圖像的重建并

5、利用計(jì)算機(jī)對(duì)Phantom頭模進(jìn)行了重建仿真。
　　3、研究了在Matlab中實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的三維顯示的方法。并利用太赫茲層析實(shí)驗(yàn)中獲得的斷層圖像，構(gòu)建了成像物體的三維外形。
　　4、利用實(shí)驗(yàn)室的現(xiàn)有設(shè)備，搭建了太赫茲層析成像系統(tǒng)。并在Labview編程環(huán)境下，設(shè)計(jì)了一維和三維層析成像數(shù)據(jù)采集的控制系統(tǒng)，成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)不同角度的太赫茲連續(xù)波投影的采集。
　　5、利用搭建的太赫茲連續(xù)波層析成像系統(tǒng)，對(duì)不同的物體做了層析成像的實(shí)驗(yàn)