螺旋錐束CT三維圖像重建中反投影的研究與實現(xiàn).pdf

1、目前，計算機斷層成像技術(shù)(CT，Computed Tomography)在醫(yī)療領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍了。圖像的重建是CT掃描機的關(guān)鍵技術(shù)之一，而圖像重建過程所選取的算法以及算法的實現(xiàn)在很大程度上決定了重建過程需要的時間和重建圖像的質(zhì)量。2002年，Katsevich提出了一種基于螺旋軌道的移不變?yōu)V波反投影精確重建公式，隨后他又在該公式的濾波方向上做了改進。然而，錐形束投影數(shù)據(jù)和斷層圖像之間的關(guān)系很復(fù)雜，這會使計算的復(fù)雜度大大增加，所以針

2、對錐形束CT的研究還不是很成熟。
　　本文的研究旨在探索Katsevich重建算法中最重要步驟之一的反投影的軟、硬件實現(xiàn)方案，為錐束CT的臨床應(yīng)用提供理論和實驗依據(jù)。文章首先介紹了CT成像的基礎(chǔ)理論知識，并對幾種常見的圖像重建算法進行了較為詳細的介紹和比較。然后對Katsevich重建算法進行了仔細的研究，并給出了該算法的具體實現(xiàn)步驟。最后，按照算法的實現(xiàn)步驟，首先搭建了Katsevich重建算法中反投影模塊的C代碼浮點軟件實現(xiàn)平

3、臺，并記錄了軟件實現(xiàn)過程的結(jié)果，這為硬件實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。同時，硬件的實現(xiàn)則是選取了目前廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA來完成。整個反投影模塊劃分為地址發(fā)生模塊、數(shù)據(jù)控制模塊、計算模塊、尋址模塊以及累加模塊等幾個子模塊，在承擔(dān)了幾乎所有計算任務(wù)的計算模塊的設(shè)計中，采用了插入移位寄存器和多級流水線的方法對其進行了優(yōu)化。完成反投影模塊的RTL級代碼編寫后對其進行了功能仿真和邏輯綜合，得到了與軟件實現(xiàn)方案相一致的仿真結(jié)果。而根據(jù)綜合報告，寄存