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文檔簡介
1、X射線計算機斷層成像技術(shù)(CT,Computed Tomography),無論在醫(yī)學影像領(lǐng)域,還是在工業(yè)領(lǐng)域的無損檢測中都有著廣泛的應用。因此,研究CT的成像技術(shù)對臨床診斷和工業(yè)檢測具有重要的意義。應用變換法成像技術(shù),傳統(tǒng)的醫(yī)學CT可以通過采集到完整的投影數(shù)據(jù),快速地生成具有臨床應用價值的醫(yī)學圖像。然而,在多數(shù)情形下,基于X射線的圖像采集設備無法得到變換法成像技術(shù)所需的完整數(shù)據(jù)。例如,當CT成像技術(shù)應用在放射計劃和治療中時,為了避免臟器
2、運動或減小劑量,圖像采集設備只能獲得有限角度的投影數(shù)據(jù),其數(shù)量和結(jié)構(gòu)往往無法達到變換法成像的技術(shù)要求,為了得到具有臨床應用價值的圖像,一般需要采用迭代重建算法。對于迭代重建算法,在獲得有效的重建圖像的同時,如何提高數(shù)據(jù)重建的速度,一直是國際上許多學者研究的方向。對于此類重建問題的研究,不僅在理論上而且在實際應用中都有很重要的意義。因此,本文著重研究基于有限角度投影數(shù)據(jù)的CT三維重建算法,并且對基于最小化圖像總變差的優(yōu)化準則的迭代重建算法
3、——TV算法的快速實現(xiàn)和改進進行了深入的研究。 首先將TV算法從二維重建推廣到三維重建,并實現(xiàn)了運行在中央處理器(CPU)上的三維TV算法。然后,為了提高該算法的重建速度,利用可編程圖形處理器(GPU)的并行計算能力,實現(xiàn)了基于通用GPU技術(shù)的三維TV算法。通過運用三維TV算法,對改進的三維Shepp-Logan數(shù)據(jù)模型進行仿真實驗,從而證實了該算法對于有限角度投影數(shù)據(jù)的CT三維重建的有效性;實驗結(jié)果表明三維TV算法的重建結(jié)果優(yōu)
4、于FDK和ART算法。同時,基于通用GPU技術(shù)的三維TV算法的效果也得到了驗證:在獲得可比的重建結(jié)果的情況下,基于通用GPU技術(shù)的算法實現(xiàn)有效地將重建速度提高了10倍左右。 此外,對TV算法的優(yōu)化方法進行了改進,并應用到二維Shepp-Logan數(shù)據(jù)模型的仿真實驗,進而證實了在獲得可比的重建結(jié)果的前提下,提高了算法的重建速度。 本論文的主要貢獻是:將二維TV算法推廣到三維重建,應用于有限角度投影數(shù)據(jù)的CT三維重建;為了解
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