数字图像处理第7章 图像重建ppt课件.ppt

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1、数字图像处理第7章图像重建本章主要介绍计算机断层扫描技术重建图像。第7章图像重建7.1计算机断层扫描技术7.2投影定理7.3傅立叶投影定理7.4卷积逆投影重建7.5代数重建一、问题的提出问题的提出：可以把图像处理成数据，如果有一组与图像相关的数据，能否反过来建立图像？图像重建一般方法：根据物体的一些横截面部分的投影而进行的。1、从维数上分为：二维图像重建、三维图像重建2、从成像方式上分为：发射断层成像反射断层成像透射断层成像二、图像重建分类：二、图像重建分类：3、从采用的射线波长分为：X射线成像超声成像微波成像核磁共振成像(MRI)激光共焦成像发射断层成像系统透射断

2、层成像系统反射断层成像系统三、三种基本的图像重建系统发射源在物体内部，将具有放射性的离子（放射元素）注入物体内部，在物体外部检测其经过物体吸收之后放射量。发射断层成像：有正电子发射成像PET和单正电子发射断层成像SPECT正电子发射成像（PET：PositronEmissionTomography）采用在衰减时放出正电子的放射性离子，放出的正电子很快与负电子相撞湮灭而产生一对相背运动的光子。相对放置的两个检测器接收到这两个光子就可以确定一条射线，检测器围绕物体呈环形分布，相对的两个检测器构成一组检测器对，检测由一对正负电子产生的光子。发射投影成像正电子负电子光子光子

3、PET成像系统示意图检测器检测器透射投影成像射线穿过物体时在检测器上得到的值就是射线的投影。投影重建是利用人体(物体)对射线的能量吸收衰减作用,不同密度的组织具有不同的吸收能力。图为等强度的射线透过不同密度分布时的情况，每块上的数字表示每块的密度或衰减，总的衰减是叠加的，其中一条射线束通过均匀密度物质的厚块，另一射线通过不等密度的厚块组合，但检测器的记录相同，因此，投影重建时需要一系列投影才能重建二维图像。透射投影成像原理入射线6222入射线6141入射线少透射高密度体多透射入射线低密度体等强度射线穿透不同组织的情况将入射信号（通常是单色平面波）入射到物体上，通过检

4、测经物体散射（反射）后的信号强度来重建。反射断层成像：射线投影成像的基本原理：人体组织对X射线吸收和散射，造成衰减，人体内的不同结构，比如脂肪、胰、骨骼对X射线吸收能力有所不同。密度高的物质对射线的衰减高于疏松物质引起的衰减。入射线组织对射线的吸收散射线散射线当X射线照射到人体组织时，通过探测、接收透射线或射线，可以生成生物组织的平面切片图像，并进行处理，从而判断体内的密度分布情况。第一代CT(ComputedTomography)单个探测器平移－旋转并行光光束7.1计算机断层扫描技术第二代CT多个探测器平移－旋转小扇形光束(FromG.Wang)第三代CT多个探测

5、器平移－旋转大扇形光束第四代CT环形探测器发射源旋转大扇形光束第三和第四代CT(FromPicker)(FromSiemens)CT扫描仪扫描速度:50,100ms扫描厚度:1.5,3,6,10mm(FromImatron)Filter数据获取系统(DAS)SourceDetectorPre-CollimatorPost-CollimatorPatientScattering数据获取系统(DAS)X-rayTubeDetectorsCTGantry(FromSiemens)FilterSourceDetector医学影像领域：科尔麦克和洪斯费尔德首创Computed

6、Tomography(CT)：获1979年诺贝尔奖（NobelPrice）布尔赫、珀塞尔，获1952年诺贝尔奖，发现了核磁共振现象劳特布尔（美）、P·曼斯菲尔德（英）获2003年诺贝尔奖，核磁共振的研究（美）保罗·劳特布尔（英）彼得·曼斯菲尔德7.1计算机断层扫描技术CT扫描成像示意图扫描CT扫描成像的示意图计算机准直器X射线管视频监视器测量电路检测器计算机断层的功能就是经过射线对人体中某一薄层的组织分布情况进行扫描、检测器对信息的采集，计算机对数据的处理，最终将数据在屏幕上显示的图像过程。系统的X射线源和检测器始终保持相对静止状态，射线管发出直线型波束，扫描机构围

7、绕人体作旋转加平移运动。射线束对人体进行扫描，透射出的X射线被检测后由光电倍增器输出电流信号。CT一次平移扫描所获得的输出信号CT一次平移扫描所获得的输出信号光电倍增管输出电信号检测点位置信号电流X检测器平移接收X射线管平移扫描CT机对人体部位的平移运动受检组织X射线第1次平移CT扫描成像示意图X射线管X检测器旋转第29次平移7.2投影定理一个N维函数f(x1,x2,x3,…,xN)在第N－1维上的映射称为函数f在第N-1维的投影。二维情况下，函数f(x,y)在x轴上（沿y方向）和在y轴上（沿x方向）的投影可分别表示为:设f(x,y)的傅立叶变换为F(u,v)，