毕业论文ct系统参数标定及成像

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1、CT系统参数标定及成像摘要本文主要针对CT系统进行研究与分析，根据附件中的信息对CT系统进行参数标定，并在此基础上，结合附件资料建立相关模型求解出所测介质的相关信息。对于问题一，首先对附件二数据进行二值化处理并进行统计分析，判断得出X射线的180个方向信息。选取最大目标值对能量的最大吸收量进行统计，分析得出测量过程中占据最大探测单元数的测量角度。得到已知长度所对应的探测单元数，并对探测单元间距进行计算。利用质心法，建立中心位置几何模型和旋转中心位置质心法模型对CT系统旋转中心位置进行求解，并对所得结果进行误差分析，验证模型可靠性。对于问题二，经过对附

2、件二中的信息进行验证分析，发现旋转中心的偏移对图像的重建影响较大。为得到较准确的重建图像，应用CT系统旋转中心偏移校正原理对附件三的信息进行处理，得到一个新的数据信息。在新的数据信息的基础上，利用代数迭代重建方法，建立射线的能量吸收模型，重复迭代，即可求出每个像素的吸收率。再利用Radon逆变换原理，根据各像素吸收率，重建出原图像，进而求出各个位置的吸收率。对于问题三，根据问题一已求解出来的标定参数，运用图像偏差校正法对附件五中数据进行校正。运用Radon逆变换图像重建模型对校正后数据进行图像重建。得出该未知介质在正方形托盘中的位置、几何形状和吸收率

3、等信息。对图像进行二值化处理，求解出10个位置的实际坐标。根据未知介质实际坐标，建立像素中心点提取模型，求出10个位置处的吸收率。对于问题四，首先对问题一中的标定参量进行误差分析，以偏差（Bias）和均方根误差（RMS）作为精度评定标准，分别对旋转中心，探测器单元距离和CT系统方向进行评定，求出参数标定精度，并分析其稳定性。建立一个新模板，利用问题一模型，进行参数标定。并对所求参数与已知参数做精度与稳定性分析。为解决图像重建的问题，也可以建立卷积反投影模型，采用最小二乘法对CT系统的标定参数的最优解进行计算。对图像重建过程进行优化，提高标定参数的求解

4、精度，为今后CT系统的图像重建在工业、医学等各领域的发展提供参考依据。关键词：代数迭代重建法质心法最小二乘法Radon变换图像偏差纠正22一、问题重述1.1问题的背景所谓的CT技术，是指CT系统在不破坏样品的前提下，利用样品对探测仪器所发射射线能量的吸收特性对工程材料和生物组织等样品进行断层成像分析，从而可以得到样品的内部结构特点。现有一种典型的二维CT系统，其平行射入的X射线垂直于探测器的表层面上。其探测器上的每一个单元都可以看做接受点，并且其单元等距排列。CT系统中的发射器和探测器的相对位置是不变的，整个发射和接受系统绕着某个旋转中心旋转180次

5、，其中方向为逆时针。对每一次的X射线，在有512个等距单元的探测器上测量通过位置不动的二维待测的介质吸收衰弱后的射线能量，并且经过增益处理后可以得到180组接受的信息。1.2要解决的问题（1）如果在正方形托盘上面放置两个均匀固体介质所组成的标定模板，其相应的数据文件见附件1，其表中每一点的数值都反映该点的吸收强度，称为“吸收率”。该模板的具体接受信息见附件2。根据这一模板以及其接受信息，找出CT系统旋转中心在正方形托盘上的具体位置、探测器各个单元之间的距离以及该CT系统中所使用射线的180个方向。（2）附件3的信息是利用上述CT系统测定的某未知介质的

6、接受信息。由此利用问题一得到的标定参量，以确定该未知介质在正方形托盘中的具体位置、几何形状和其吸收率等信息。并且，请给出图3所示的10个位置处的吸收率，其相应的数据文件见附件4。（3）附件5中的信息是利用上述CT系统测定的另一个未知介质的接收信息。同理，利用问题一中得到的标定参数，求出该未知介质的相关信息。并且，请分别求出图3所给的10个位置处的吸收率。（4）分析问题一中标定参数的稳定性和精度。并在此基础上自行设计出新模板，并建立对应的标定模型，改进标定稳定性和精度，并说出理由。二、问题分析该题是以CT系统为背景，要求根据附件所提供的参数信息，对CT

7、系统进行参数标定，并由确定好的CT系统求出所测未知介质。通过对问题的分析以及资料的查询，得到以下对四个问题的理解。2.1问题一的分析对于问题一，对附件二中接收信息进行处理，分析探测器所接收到的吸收X射线能量的数据。对射线方向进行分析与判断，得出X射线方向的具体信息。考虑误差最小情况下，选取发射器由椭圆正上方进行检测时，椭圆左边界与小圆右边界相隔的总探测单元数。根据图二中模板示意图中，椭圆与小圆两边界的实际长度，由比例得到探测器单元之间的距离。并对由于X射线与均匀固体物质边界并非完全相切，而所产生的误差进行分析。建立CT系统旋转中心求解模型，对CT系统

8、旋转中心具体位置进行求解，得出数据。运用最小二乘法得出最优22旋转中心位置。2.2问题二的分析该问要求根据附