錐束CT仿真系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、錐束CT利用面陣探測器獲取物體的二維射線投影，并通過三維重建得到物體在掃描體積范圍內(nèi)的所有切片圖象。它與傳統(tǒng)的二維CT相比，具有掃描速度快、空間分辨率高和射線利用率高等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)無損檢測和醫(yī)學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域中都有廣闊的應(yīng)用前景，是當(dāng)今國際CT研究領(lǐng)域的前沿課題之一。 錐束CT仿真是錐束CT研究的重要內(nèi)容。本文重點(diǎn)研究了錐束CT仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模、STL樣本模型投影成像的并行快速仿真等關(guān)鍵技術(shù)，開發(fā)構(gòu)建了一個支持混合樣本、非點(diǎn)光源與多

2、光譜投影仿真的錐束CT仿真系統(tǒng)平臺。主要研究內(nèi)容和成果如下： 1.錐束CT仿真系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模。在分析X射線與物質(zhì)的相互作用及其衰減規(guī)律的基礎(chǔ)上，研究了錐束CT成像的物理原理。根據(jù)計算機(jī)仿真的一般模型和錐束CT系統(tǒng)的組成，提出了基于光線跟蹤和X射線衰減定律的投影成像仿真總體思路。完成了射線源、探測器和檢測樣本等主要部件的數(shù)學(xué)建模，實(shí)現(xiàn)了通用錐束CT仿真系統(tǒng)的裝配，并給出了投影仿真計算的算法流程。 2.STL樣本模型投影成像

3、的并行快速仿真。針對STL樣本基元，根據(jù)錐束CT仿真投影的特點(diǎn)，研究了一套基于八叉樹的錐束CT仿真投影快速計算方法。采用SIMD技術(shù)對投影計算中的關(guān)鍵部分進(jìn)行并行計算，進(jìn)一步提高了生成仿真投影圖象的速度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在保證投影圖象精度的前提下，該方法較之于UG樣本投影計算有60～90倍左右的加速比，極大地提高了錐束CT仿真投影的計算速度，增強(qiáng)了仿真系統(tǒng)的實(shí)用性。 3.錐束CT仿真系統(tǒng)平臺研發(fā)。面向錐束CT仿真研究需求，研究了錐