锥束ct几何参数校正方法研究

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1、锥束CT几何参数校正方法研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：向前指导教师：王珏教授专业：控制科学与工程学科门类：工学重庆大学自动化学院二O一六年四月ResearchonGeometricCalibrationMethodforConeBeamCTSystemAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheMaster’sDegreeofEngineeringByXiangQianSupervisedbyProf.WangJueSpecialty:Contro

2、lScienceandEngineerCollegeofAutomationofChongqingUniversity,Chongqing,China.April,2016中文摘要摘要计算机层析成像技术（ComputedTomography，CT）经过几十年的发展，其扫描成像方式已经从二维断层扫描成像发展为三维锥束扫描成像。三维锥束CT因扫描速度快、分辨率高、成像图像质量好，具有广泛应用价值，是CT技术发展方向之一。同时，由于三维锥束CT对系统中射线源、被测物体及探测器等几何参数和安装精度有极其严格的要求，极大地提高了系统制造、安装、调试的难度。本文就是针对锥束CT系统的几何

3、参数测量和校正问题展开研究，解决系统参数自动测量和校正的难题。本文的主要工作和创新点如下：第一，首先理论分析了锥束CT系统常用的FDK图像重建算法对系统的几何参数的要求和实际系统中可能存在的误差。然后，分析了理想几何结构的锥束CT系统与存在几何误差的锥束CT系统的区别，并通过进行仿真实验分析不同几何参数对重建图像的影响。最后，分析了不同系统锥角、不同放大倍数条件下，不同几何参数对重建图像的影响程度。第二，提出了一种基于线框模型的几何参数标定的校正方法。利用几何结构已知的校正模型，理论分析和推导了校正模型特征参数与投影数据之间的几何关系，得到求解系统几何参数的方程，在进行图像重

4、建之前便获得系统的几何参数；通过仿真实验和实际实验验证了线框模型求解几何参数方法的正确性；同时，与利用点状模型求解几何参数的方法进行对比，线框模型不仅求解的几何参数精度高，且抗噪性能更好。第三，在获得系统几何参数的基础上，采用修正几何参数误差的FDK重建算法对投影数据重建，从而达到减少甚至消除图像几何伪影，提高重建图像质量的目的。仿真数据和实际数据测试表明，本文方法是有效的，且与点状模型校正结果相比，利用线框模型进行几何参数校正的效果更好。关键词：锥束CT，FDK算法，几何参数，几何校正I英文摘要ABSTRACTComputedtomography(CT)hasbeenagr

5、eatdevelopmentduringdecades.Thescanimagingmodalitieshavechangedfromatwo-dimensionaltomographicimagingtothree-dimensionalcone-beamimaging.Duetothehighscanningspeed,highresolution,andexcellentimagequality,three-dimensionalcone-beamCThasbeenwidelyappliedtoapplication.Inaddition,itisoneoftheCTt

6、echnologydevelopmentdirections.Thethree-dimensionalcone-beamCTsystemhasextremelystringentrequirementsontheraysource,detectorandobjecttobescannedforthegeometryandmountingaccuracy,whichgreatlyimprovesthedifficultyofinstallationandcommissionofthesystemmanufacturer.Thisthesisdoesresearchontheme

7、asurementofconebeamCTsystemgeometricparametersandcorrectionproblems.Theaimistosolvethesystemgeometryparametersautomaticallyandcorrectioneffectively.Themainworkandinnovationsareasfollows:Firstly,analyzesthegeometryrequirementsoftheFDKimagereconstructional