螺旋ct的重建算法研究与实现

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1、中国科学技术大学硕士学位论文螺旋CT的重建算法研究与实现姓名：占志刚申请学位级别：硕士专业：生物医学工程指导教师：冯焕清20040501中刚科学技术大学硕士学位论史摘堂摘要x—CT机的发明，在医学界引起』爆炸性的轰动，被认为是继伦琴发现X射线之后，工程学科对医学的又一划时代的贡献。1989年，螺旋CT的问世，标志着CT技术义跨出了一大步。螺旋CT具有常规CT无法比拟的优越性能，在l艋床中得到了极为广泛的应用。本文针对螺旋CT重建的特点，从加速卷积反投影算法、非线性z轴插值和利剧SSE指令加速三个方面来讨论螺旋CT的重建算法，以期得到快速的、

2、实用的螺旋CT重建方法。论文所完成的主要研究工作包括：1、卷积反投影是最重要的～种cT图像重建算法，与其他算法比较有算法简单、重建精度高、重建速度较快的特点，因此应用最广泛。但是CT投影数据量巨大，因此重建时间比较长。本文根据卷积反投影的特点，提出了一种快速算法，能在不损失重建精度的前提下大大提高重建速度。2、螺旋cT的扫描、采样和重建方式都和常规CT有着很大的差别。螺旋CT扫描和数据采集连续进行，数据采集轨迹绕着扫描轴(z轴)呈螺旋状，因此对于任意一个垂直于扫描轴的层面来讲，投影数据都是不完整的，重建吼必须采用Z轴插值的方法。螺旋CT有多

3、种重建的插值算法，主要的算法分为两大类：360。插值和180。插值。以前使用的插值函数一般采用线性插值的方法，本文提出一种基于基本样条(B—spline)函数的非线性的插值算法，可以在提高Z轴分辨率的同时，改善图像信噪比，提高图像分辨率。3、SIMD(SingleinstructionStreamMultipleDataStream)即单指令多数据流指令集，是在一条指令内完成多对数据运算，实质上通过并行技术，来提高处理器的奋吐量。Intel公司在其PentiumllI以E芯片中采t日jj了SIMD技术，称之为StreamingSIMDExt

4、ensions，即SSE。本文采用SSE指令来优化CT重建的实现程序，大大提高CT的重建速度。我们在以ImelP4为CPU的PC上编程实现了所提出的算法，通过模拟的shepp。Logan水模的投影数据的重建，验证了算法的实用性和优越性关键词：。，．粤：，。薹建，．耋积反投影，优化，螺旋CT，轴向分辨率，插值，B-spline，单指令多数据，水模。主里型兰丝查查堂婴土堂生丝兰塑矍AbstractTheinnovationofCTsystemarousedtheblaststirinmedicalradiologyindustry,whichi

5、sdeemedtoanotherepochthattheengineeringcontributedtomedicineafterRoentgendiscoveredX·ray．Aboutin1989，thespiralCT(SCT)wasintroduced，itisanimportantprogressinCThistoryThespiralCThastheexcellentperformancecomparetotheconventionalCT,SOithasbeenwideappliedinclinical．Inconnectio

6、nwiththecharacteristicofspiralCT,thispaperdiscussesthereconstructionalgorithmofspiralCTinthreeaspects，whicharespeedupalgorithmofFilteredback—projection，non—linearz—axialinterpolation，andprogramoptimizationwithSSEinstruction，toimplementafastandpracticalityimagereconstructio

7、nforspiralCT．Themainresearchactivitiesareasfollowing：1．Filteredback—projection(FBP)isakindofimportantCTimagereconstructionalgorithm，whichiswidelyusedbecauseithastheadvantagesofalgoritlnnsimple，highaccuracyandfastspeedreconstruction，Owingtothemassivedatavolumeareinvolvedint

8、heCTprojection，itmusttakelongtimetofinishtheimagereconstruction．AccordingtothefeaturesofF