锥束ct系统几何校正方法

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1、密级：学校代码：10075分类号：学号：20121685工程硕士学位论文锥束CT系统几何校正方法学位申请人：李真指导教师：任秋实教授杨昆副教授学位类别：工程硕士学科专业：仪器仪表工程授予单位：河北大学答辩日期：二○一四年六月ClassifiedIndex:CODE:10075U.D.C.:NO:20121685ADissertationfortheDegreeofM.EngineeringAgeometriccalibrationmethodforConeBeamCTsystemCandidate：LiZhenProf.RenQiushiSupervisor：ViceProf.YangKu

2、nAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringInstrumentandMeterSpecialty：EngineeringUniversity：HebeiUniversityDateofOralExamination：June,2014摘要摘要本文基于多模态小动物分子医学影像系统项目，该项目旨在将X射线断层成像（CT）、正电子发射断层成像（PET）、单光子发射断层成像（SPECT）、荧光分子层析成像（FMT）四种成像模态同一系统中进行整机集成和同机融合。锥束CT（ConeBeamCT）又称Micro-CT、小动物CT，其成像原理基于X射线衰减特

3、性，能够实现微米级别的三维重建图像分辨率。锥束CT能够实现无创、在体的解剖学成像（或功能成像），超高的分辨率使锥束CT技术自诞生起便受到广泛的关注和迅速发展。锥束CT技术是基因治疗、肿瘤研究、药物开发以及材料学、工业无损检测等领域的重要研究手段。本文主要工作针对锥束CT的几何校正，设计专用的校正模体，通过模体的成像特点判断系统的几何误差，并对系统硬件进行调节，以最大限度减小系统的几何误差。本文首先介绍了锥束CT系统的高性能特点和以及其在多种领域中起到的重要作用，以及系统几何误差的产生和其对锥束CT重建图像质量的影响，并介绍了目前国内外关于锥束CT系统几何校正的研究现状。其次，介绍了锥束CT

4、的工作原理和系统结构与硬件组成，并介绍了FDK三维重建算法的原理及其对锥束CT系统中硬件几何关系的要求。然后重点分析了本文所使用的立式锥束CT系统的几何特点，对系统的几何误差参数进行了讨论。并针对现有的锥束CT设备，详细介绍了本文所设计的校正模体和校正方法原理，以及具体的校正实验过程。为了表明该校正模体和方法的有效性、可行性，本文设置了使用另一种模体和校正方法的对比实验，并且从理论上分析了两种方法的校正误差精度，数据表明两种方法具有可比性。使用经过两种方法校正后的锥束CT系统对同一铜丝进行重建，对比其断层重建图像的质量。结果证明两种方法都能够有效减小锥束CT系统几何误差，消除重建图像中几何

5、伪影，而本文设计的模体和校正方法比对比实验的方法的重建图像分辨率更高。进一步的，分别使用校正前后的锥束CT系统对相同的QRM标准模体进行扫描重建，进一步验证本文设计的点线环模体校正方法的有效性。使用该标准模体可直观地评估锥束CT系统的空间分辨率，且对模体重建的剖面图表明，经过本文方法进行几何校正后的锥束CT系统，径向空间分辨率已达到50μm

6、统的重建图像空间分辨率比较高。实验证明该方法校正精度很高，能够满足实际工程需要。关键词锥束CT几何校正模体高精度IIAbstractAbstractThispaper’sworkisonthebaseofMedicalMolecularImagingSystemofSmallAnimal,whichisaprojectaimingatcombiningfourimagingmodulesintooneintegratedimagingsystem.ThefourmodulesincludeCT(ComputedTomography),Micro-PET(PositronEmissionTo

7、mography),SPECT(Single-PhotonEmissionComputedTomography)andFMT(FluorescenceMolecularTomography).ThefocusofthispaperisthegeometriccalibrationmethodoftheCTpart,aCBCT(ConeBeamCT).CBCTisalsoknownasMicro-CTorsmallanim