锥束CT系统的3DShepp—Logan体模仿真及其投影数据重建.pdf

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1、2014年第2期信息通信2Ol4(总第134期)1NFORMATION&COMMUNICAT10NS(Sum．No134)锥束CT系统的3DShepp—Logan体模仿真及其投影数据重建曹涵1,2y胡战利2方方，胡信菊(1．成都理工大学，四川成都610059；2．中国科学院深圳先进技术研究院，广东深圳518055)摘要：为了验证锥束CT成像算法的性能，提出了使用Fortran语言编写的3DShepp—Logan体模作为算法性能验证的参考模型，并详细介绍了3DShepp—Logan体模的参数设置及编程方法。然后，直

2、接加入到正投影程序中得到投影数据。最后，利用得到的投影数据进行了三维医学图像重建的仿真实验。经过实验验证，表明了使用Fortran语言编写的3DShepp．Logan体模来验证算法性能是准确可行的。关键词：锥束CT；3DShepp．Logan体模；正投影；仿真计算。中图分类号：TP391．41文献标识码：A文章编号：1673一l131(2014)02．0048-02Thesimulationandprojectiondatareconstructionon3DShepp-Loganphantomforcone-b

3、eamCTsystemAbstract：Inordertoverifytheperformanceofcone—beamCTimagingalgorithm，3DShepp—LoganphantomproducedbyFor-tranispresentedasthereferencemodelforalgorithmperformanceverification，andintroducestheparameterof3DShepp—Loganphantomandprogrammingmethoddetailedl

4、y．Then，weputitintheprojectionprocessdirectlyandgettheprojectiondata．Fin—a1ly,simulationexperimentsof3Dmedicalimagereconstructionarecarriedoutbytheprojectiondata．Afterexperimentalveil—fication，itisshownthattheperformanceofthealgorithmsverifyingthrough3DShepp—L

5、oganphantomproducedbyFortranisaccurateandfeasible．Keywords：Cone-beamCT；3DShepp—-Loganphantom；Projection；Simulationcomputation为了表现人体组织或器官的空间分布情况，设计中与2D0引言Shepp—Logan体模的结构和密度值有略微差异：3DShepp—Log．自CT问世以来，其技术迅速发展，应用涉及众多领域，被an体模增加了两个部分，由12个椭球体组成，用于模拟人的公认为20世纪影响人类发展的

6、十大技术之一。特别是在医头颅；为了增强其对比度，对椭球体的密度值也做了一些修改，学上，CT已成为目前医学检测的主要技术。但是，医院常用详细参数见表l。其中，(x0，y0，z0)为椭球体的中心坐标；a、b、CT只提供人体组织或器官的二维断层图像，医生只能凭借经C分别为椭球体沿X、Y、Z三个坐标轴方向的半轴长度；∞为椭验通过多幅二维图像来估计和想象病灶的情况，也无法对病球体绕Z轴逆时针旋转的角度；p为椭球体的密度值。情的发展有一个准确而可靠的判断。因此，对人体组织或器表1三维Shepp—Logan体模参数官实现三维立

7、体可视化的三维医学图像重建一直是医学图像XOYOgO6p处理领域的研究热点⋯。l0．0o0．0000O．O0o0．69000．92O0．9O0O1．4计算机技术的进步也为CT图像重建创造了新的硬件环20．0o_0．01840．ooO0．66240．8740．8800．0．4境，这使得锥束CT三维图像重建的研究更为迫切。然而，目3O．220．0000．0．2500．3100O．11O0．22072．O．4前科研工作者在进行算法的研究时往往采用的是真实的图像4．0．220．0000．0．250O．41oo0．16O0

8、．2l0108．0．4数据，对于一些高校和科研机构来说，这些数据不易获得，也50．o0O-35o0．0．250O．21000．2500．35000．1给他们的研究带来不便。6O．o0O．10o0-0．2500．04600．0460．04600．1因此，本文提出使用3DShepp-Logan体模作为三维医学70．00．0．1000．0．2500．O46O0．0460．046