基于geant4的能谱滤波分离多谱ct成像虚拟平台设计

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2、谱滤波分离多谱ＣＴ成像虚拟平台设计Ｗ（作者姓名）校内指导教师（姓名、职称）潘晋孝教授校外指导教师（姓名、职称）钱浙民工程师全曰制工程硕±申请学位级别所在领域（研究方向）电子与通信工程］１年＿日论文提交日期王口１４月ＯＵ年月２－Ｚ日论文答辩日期Ｌ＿Ｌ－学位授予日期日年月论文评閲人沁施味追為—答辩委员会主席２０化年５月３０日注１：挂巧《国际十进分类法ＵＤＣ》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本

3、人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含果。对本文的硏究作出重要贡其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成。本声本人献的个人和集体明的法律责任由，均已在文中从明确方式标明承担。ｗ’期：ｔ？论文作者签；ｌ／ｌ＞乏名１日＿Ｉ却文使用权的说关于学位论明：、使中包括用位论文的规定，兵本人完全了解中北大学有关保管学送交原件与复印件；③学校可①、并向有关部口学位论义的学校有权保管、学学从采用影印缩印或其它复制手段复制并保

4、存位论文；感学校可允许位论文被查巧或借阁；④学校可从学术交流为目的，复制礎送和交换学位论文内容保密学位论文在解密后；⑤学校可ａ公布学位论文的全部或部分（遵此规定。守）：：签ｔ日期名：：日期导师签名中北大学学位论文基于Geant4的能谱滤波分离多谱CT成像虚拟平台设计摘要工业CT系统中，传统的CT成像系统易出现硬化伪影、重建质量差等问题而无法满足材料组分区分的功能成像需求。目前基于能谱滤波分离的多谱成像技术相对于光子计数型多谱CT和双能CT，在技术成熟度及可行性方面具有一定的优势

5、。该方法通过添加滤波片实现能谱分离成像，提高了材料组分区分度。但目前受限于滤波片厚度、材料及与材料组分匹配优度，该方法需要多次重复实验进行验证优化。因此，本文为了提高该多谱成像方法的研究效率，采用蒙特卡罗仿真技术，研究多谱衰减及多谱散射模型，进一步结合Geant4平台，设计能谱滤波分离多谱CT成像虚拟平台，进而为能谱滤波分离及能谱匹配的理论研究提供仿真验证平台。论文首先在分析CT成像与仿真的原理基础上，研究了相应的射线能谱仿真模型、散射仿真模型及多谱投影仿真模型，并基于Geant4及相关软件搭建了可定制的软件

6、开发环境；同时，针对该虚拟平台的设计目标，研究了各仿真模型的模块化设计并将其整合成可互相调用的接口功能层，融入整体框架，实现了多谱CT成像的虚拟平台搭建，并在此基础上通过仿真实验进行了平台验证；最后，依据能谱滤波分离的实现过程建立了对应的投影仿真模型，并结合Geant4平台设计了能谱滤波分离的多谱CT成像虚拟平台。研究结果表明，对于密度相近的检测物质，该虚拟平台可以逼真地模拟能谱滤波分离的多谱CT成像系统，实现材料组分区分的功能成像，为能谱滤波分离及能谱匹配的理论研究提供了仿真验证平台。关键词：X射线光学，能

7、谱滤波分离，Geant4模拟，多谱CT成像1中北大学学位论文TheVirtualPlatformDesignofEnergySpectrumFilteringSeparationMulti-SpectralCTImagingBasedonGeant4AbstractInindustrialCTsystem,thetraditionalCTimagingsystemispronetohardeningartifactsandpoorreconstructionqualityandsoon,whichcannot

8、meetthefunctionalrequirementsofthepartitionofthematerialgroup.Currently,multi-spectralimagingtechnologybasedonenergyspectrumfilteringseparationhassomeadvantagescomparedwiththephotoncountingmulti-spectr