ct圖像重建演算法

㈠ 在保證圖像質量的情況下，怎樣降低ct的劑量

降低CT的輻射劑量，是一個很大的話題，也是一個很難的問題。對於同一台設備，同樣的掃描方式，永遠是輻射劑量降低，圖像質量下降。只能是說，新推出的設備，跟上一代設備相比，可以在保證圖像質量的前提下，降低輻射劑量。降低輻射劑量可以從以下幾個方面來著手：提升探測器敏感度，提高光電轉換率，降低雜訊。幾年前西門子推出的光子探測器，近兩年東芝推出的鐠黃金探測器，都是著手於提高光電轉換率，降低雜訊。西門子著手點是探測器後面的信號接收運算單元，東芝著手點是探測器本身。這裡面不包括GE的寶石探測器，寶石探測器的著手點是降低余暉時間，與降低劑量關系不大。改進重建演算法。各個廠家都有迭代演算法，確實可以有效的降低雜訊，降低輻射劑量。目前已經很成熟的技術。唯一的問題是重建速度會比FBP慢，相信隨著計算機的發展，在硬體上的投入，可以解決改變掃描模式。各個廠家的最頂端的CT設備，東芝的320排，GE的256排，西門子的雙源，都是改變了掃描模式，對比64排CT，在輻射劑量上都有降低。在心臟檢查上尤為明顯。使用之前不常用的掃描條件70KV掃描是近兩年出現的一種掃描條件，單純計算的話，確實可以降低輻射劑量。帶來兩個問題，一是圖像質量確實有區別，只能用於部分檢查。二是70KV的軟射線有可能會對人體造成更大的傷害，尚未有定論。

㈡ 螺旋CT與傳統CT的本質區別在於

CT自上世紀70年代問世來，不斷獲得改進，從第一代到第五代，不斷縮短掃描時間和提高圖像質量。1987年，西門子推出了世界第一台螺旋CT，開啟了螺旋掃描時代，把CT技術推上了一個新的水平。原來的CT每次掃描都必須經過啟動、加速、均速、取樣、減速、停止等幾個過程，大大限制了掃描速度，而螺旋CT克服了上述缺點，可以連續旋轉掃描，患者的床也以一定的速度前進和後退，這不僅將掃描速度提高好幾倍，而且這種螺旋掃描不再是對人體某一層面採集數據，而且圍繞人體的一段體積螺旋式的採集數據，被稱為體積掃描，它不僅速度快，而且獲得的三維信息，這就增加了信息處理的內容和靈活性，它可以得到真正的三維重建圖像，使血管立體成像（CT Angiography）成為可能。所以螺旋CT的功能大大的增加了，如組織容積與分段顯示技術、實時成像技術、三維重建圖像、模擬內窺鏡技術及心臟功能評估等等。故螺旋CT被稱為CT的「新生」。

螺旋CT和普通CT的區別

（1）螺旋CT與傳統CT在供電方式和掃描方式上的區別：供電方式上由傳統的電纜供電轉為採用滑環技術；掃描方式由傳統的往復旋轉改為向一個方向連續旋轉掃描，同時受檢體向一個方向連續勻速運動通過掃描野。

X線管向一個方向連續旋轉掃描，受檢體（檢查床）同時向一個方向移動，X線連續曝光並採集數據。X線管相對於受檢體的運動為劃過一柱面螺旋線形軌跡。

（2）數據採集

SCT採集的數據是一個連續空間內的容積數據，獲得三維信息，稱為容積掃描 。 沒有掃描間隔的暫停時間（死時間），可進行連續掃描，解決了傳統掃描時的層隔問題。 提高了掃描速度，可減少運動偽影。在斷層與斷層沒有採集數據的遺漏，可進行多軸面重建、三維重建和回顧性重建。

螺距較小時，增加原始掃描數據量，提高了重建圖像的質量；但增加掃描時間和受檢體的輻射劑量。螺距較大時，加快掃描速度，受檢體的輻射劑量減少；但所獲得的原始掃描數據量減少，重建圖像的質量下降。

（3）圖像重建演算法

傳統CT：掃描架旋轉一周，採集到某個斷層各方向的投影數據。

螺旋CT：在受檢者連續移動的過程中採集投影數據，每次採集的投影數據都來自不同的平面

㈢ PET/CT的PET/CT 一體機的檢測成像原理

PET 的基本原理
PET 其全稱是：正電子發射型計算機斷層掃描顯像 儀（positron emission tomography ，簡 稱 PET）由 探頭、數據處理系統、圖像顯示及檢查床組成。 PET 使用正電子示蹤劑，核素衰變過程中正電子從原子核內放出後很快與自由電子碰撞湮滅, 轉化成一對方 向 相反、能量為 511 keV 的 γ 光子。 在這光子飛行方向上對置一對探測器，便可以幾乎在同時接受到這兩個光子， 並可推定正電子發射點在兩探頭間連線上，通過環繞 360°排列的多組配對探頭，得到探頭對連線上的一維信息，將信號向中心點反投射並加以適當的數學處理 ，便可形成斷層示蹤劑分布圖像。 凡代謝率高的組織或病變， 在 PET 上呈明確的高代謝亮信號，凡代謝率低的組織或病變在 PET 上呈低代謝暗信號。
CT 的基本原理
CT 的全稱是：計算機斷層掃描顯像（ computedtomography ， 簡稱 CT ）， 利用人體各種組織對 X 線的吸收能力不等的特性， X 線通過人體衰減 ，經重建計算獲得圖像矩陣。 CT 對組織的密度解析度較高。
PET/ CT 的工作原理
PET 主要根據示蹤劑來選擇性地反映組織器官的代謝情況， 從分子水平上反映人體組織的生理、病理、生化及代謝等改變， 尤其適合人體生理功能方面的研究。 但是圖像解剖結構不清楚；CT 功能有：採用X 線對 PET 圖像進行衰減校正， 大大縮短了數據採集時間，提高了圖像解析度；利用 CT 圖像對 PET 圖像病變部位 進行解剖定位和鑒別診斷。 所以 PET/ CT 從根本上解決了核醫學圖像解剖結構不清楚的缺陷， 同時又採用 CT 圖像對核醫學圖像進行全能量衰減校正，使核醫學圖像真正達到定量的目的並且提高診斷的准確性， 實現了功能圖像和解剖圖像信息的互補。
圖像重建
圖像重建包括解析法和迭代法 。 解析法是以中心切片定理為基礎的反投影方法， 常用濾波反投影法 。 迭代法是屬於數值逼近演算法，即從斷層圖像的初始值 出發，通過對圖像的估計值進行反復修正 ，使其逐漸 逼近斷層圖像的真實值。
數據校正
引起 PET 成像誤差的因素很多: 正電子類葯物強 度的快速衰變、高計數率造成的偶然符合、散射和人 體吸收衰減的影響、死時間損失、探測器靈敏度不一 致等，如果不加以校正 ，這些因素都會嚴重影響 PET 的成像質量， 所以 PET 數據校正是圖像處理 的關鍵 部分。

㈣ 工業CT的技術原理

工業CT是在射線檢測的基礎上發展起來的，其基本原理是當經過準直且能量I0的射線束穿過被檢物時，根據各個透射方向上各體積元的衰減系數從不同，探測器接收到的透射能量I也不同。按照一定的圖像重建演算法，即可獲得被檢工件截面一薄層無影像重疊的斷層掃描圖像(圖1），重復上述過程又可獲得一個新的斷層圖像，當測得足夠多的二維斷層圖像就可重建出三維圖像。當單能射線束穿過非均勻物質後，其衰減遵從比爾定律： 即
式中 、 為已知量，未知量為μ。一幅M×N個像素組成的圖像，必須有M×N個獨立的方程才能解出衰減系數矩陣內每一點的μ值。當射線從各個方向透射被檢物體，通過掃描探測器可得到MXN個射線計數和值，按照一定的圖像重建演算法，即可重建出MXN個μ值組成的二維CT灰度圖像。

㈤ 　地球物理計算機層析成像（CT）技術

地球物理CT的發展主要受醫學CT的影響。80年代CT技術已在地球物理學研究中得到了實際的應用。我國的地學CT起步稍晚一些，但目前已接近先進國家的水平。在地學CT中，一般通過在鑽孔-鑽孔、地面-鑽孔和井下坑道間發射和接收地震波、聲波或電磁波，並將在相應位置上接收到的有關地球物理場的信號經CT處理後得到最終勘測區的圖像。與醫學CT比較，地球物理CT的目標和參數比較復雜，是一項計算高度密集性的技術。層析成像處理中必須考慮到射線的彎曲，並且還須考慮到發射器和接收器位置難於隨意設置的限制。在地學應用的初期，主要用ART（代數重建技術）和SIRT（同步迭代重建技術）的計算方法。近年來，由於專門用於地球物理CT的資料採集儀器和計算技術的發展，CT技術在水、工、環地質方面的應用范圍已得到了擴展，在礦區采礦工作面超前探測、岩溶、斷裂帶等的調查中發揮了有益的作用。以下簡單介紹幾種目前應用的CT方法。

一、井間地震走時層析成像

根據惠更斯原理和網路理論的最小走時射線追蹤為基礎的走時層析成像的正演理論及演算法，能模擬任意復雜介質射線，保證陰影區也有射線通過。該方法計算速度快，收斂穩定，解析度高，是目前用於射線追蹤的最先進演算法。可以利用兩種方法來實現惠更斯原理的射線追蹤，一是基於網路理論的最短途徑演算法，另一種是基於動力學的波陣面演算法。這兩種演算法都能模擬直達波、折射波、反射波、散射波和繞射波，而且一次計算即可得到一個共激發點記錄的全部走時，計算效果很好。其中以網路理論為基礎的尋求最短路徑的方法是目前追蹤不均勻介質中真實射線的較好方法，適用於層析成像問題中的大量高精度射線的追蹤計算。朱介壽等提供的廣東某地高層建築場地的地震走時層析成像資料中，查明了場地的基岩起伏及埋深、10m內溶洞的分布及埋深。

二、利用折射和繞射波作淺層地質層析成像

CT處理專家一致強調精確估計初始模型的重要性。為此，Belfer等將相關反演（初步估算）和層析重建（最後估算）結合起來，試圖用於提高初始模型的精度。但後來發現這些計算過於依賴覆蓋模型，並且對延伸問題不利。為此他們利用了以相關反演層析成像和異質同形成像的綜合方法。該方法可同時利用折射波和繞射波反演。反演中利用折射波走時可以建立低頻速度-深度模型。通過對共炮點記錄進行線性時間校正，可以得出折射迭加剖面，從該剖面中可取得視截距時間作為初始數據。根據相關反演所得的模型，利用SIRT進行折射層析；利用繞射時距曲線，用異質同形成像以獲得關於淺層的連續信息。該新曲線的參數是入射角以及與繞射波有關的波前曲率半徑。利用該綜合方法，可以提高識別淺層局部目標的可靠性。為驗證該方法的實用性，在赫魯莎倫附近選擇一個巷道作為實驗探測目標。利用記錄資料繪制了初步的速度-深度模型，並將該模型的數據資料用於相關反演。經層析重建處理，得到了包括巷道位置在內的低速異常的影像。在取得的異質同形影像中，可以看到與繞射波有關的尖峰，探測到的分布在巷道邊緣的波至也和隧道位置相一致。

三、礦山工作面電磁波高精度CT及其應用

CT技術中，圖像重建十分重要，它的數學計算主要包括變換法和代數迭代法。目前地學界以代數迭代法為主作圖像重建。代數重建法是依據射線原理，首先對成像條件提出一個初始模型，然後把模型網格化，計算出投影函數的觀測值與理論值的殘差量。然後將每條射線的殘差量以它穿過每一網格的路徑長度為權分攤到網格中去。經反復修改模型和反復迭代，直到滿足方程收斂條件為止。工作面電磁波透視法採用偶極子天線發射，若在多個發射點上對場強分別作多重觀測，便可形成相應的矩陣方程。然後利用SIRT演算法計算該矩陣方程，就可以反演各像元的吸收系數值，從而實現工作面成像區內吸收系數反演成像。利用反演計算的成果，可以繪製成像區的吸收系數等直線圖和色譜圖。該成像技術在國內某礦一條長650m工作面上，作了CT探測，發現異常14個，解譯斷層12條。工作面電磁波衰減系數CT色譜圖上顯示中間區段內斷層的切割關系以及最大落差位置，修正了原來的推斷。該探測的主要成果已被回採工作證實。

㈥ 簡述CT的成像原理。

CT機是通過X線管環繞人體某一層面的掃描，測得該層面中點吸收X線的數據，然後利用電子計算機的高速運算能力及圖像重建原理，獲得該層面的斷面或冠狀面的圖像。其工作程序是：在計算機的控制下，由X線發生器產生X線，X線從X線管發出後先經準直器準直，以窄束的形式對人體的某一層面從不同的角度進行照射。透過被照體的射線被探測器接收，並經探測器進行光電轉換，然後通過模數轉換器作模擬信號和數字信號的轉換，再由計算機作圖像重建。重建後的圖像由數模轉換器轉換成模擬信號，最後以不同灰階形式在監視器屏幕上，顯示或輸送到多幅相機攝製成圖片。

㈦ CT成像基本原理的成像過程是什麼

CT是用X線束對人體檢查部位一定厚度的層面進行掃描，由探測器接收透過該層面的X線，轉變為可見光後，由光電轉換器轉變為電信號，再經模擬/數字轉換器（analog/digital converter）轉為數字信號，輸入計算機處理。圖像形成的處理有如將選定層面分成若干個體積相同的長方體，稱之為體素（voxel）。掃描所得信息經計算而獲得每個體素的X線衰減系數或吸收系數，再排列成矩陣，即數字矩陣（digital matrix）.數字矩陣可存儲於磁碟或光碟中。經數字/模擬轉換器（digital/anolog converter）把數字矩陣中的每個數字轉為由黑到白不等灰度的小方塊，即像素（pixel），並按矩陣排列，即構成CT圖像。

㈧ 聯影ct採用什麼重建演算法

反投影重建演算法。聯影ct的重建演算法模擬CT從角度0~360度的重建，角度越多，最後圖像的還原度越高，但是圖像相對模糊，對比度低，邊界不夠清晰。

㈨ 計算機層析成像的CTIS技術基本原理

CTIS 通過光學手段探測獲取目標圖像的三維信息( x , y ,λ): 它將經探測系統視場光闌的目標看成是一個具有二維空間信息( x , y) 和一維光譜信息(λ)的數據立方體, 先利用成像系統記錄數據立方體在不同方向上的投影圖像, 然後再利 用 CT 重建演算法重建出三維數據立方體。
CTIS 圖像重建演算法的理論基礎是 Radon 變換和中心切片定理 ( central slice theorem, 又稱 Fourier 切片定理) 。Radon 變換是一種直線積分的投影變換, 設二維目標的分布函 數為 f ( x , y ), 則 Radon 變換 Pa( p )的函數值為 f ( x , y ) 在投 影線( ProjLine) 上的直線積分,即

其中, 投影角a為投影線與y 軸的夾角, P 為投影變換的坐 標。
從中心切片定理可得到兩個重要結論：
(1) 圖像的投影數據包含了該圖像的特徵信息, 並且可以利用這些信息重建 出原來的圖像；
(2) 為實現圖像重建, 理論上需要無窮多個 連續的投影數據。但實際應用中,一般利用有限個投影角度 的投影數據就可得到滿意的重建效果。
在上述理論基礎上 CTIS 得到了發展。圖 1 給出了 CTIS 的投影成像原理。 該類成像光譜儀亦稱畫幅式層析成像光譜儀 , 不包含任何運動部件, 能對空間位置和光譜特性瞬時變化的二維目標進行光譜成像, 得到目標的空間信息和光譜信息, 並兼具高通量和多通道的優點, 這些是其他色散型或干涉型成像光譜 儀所無法比擬的。
光柵型計算層析成像光譜儀由前置光學系統 ( 包括望遠鏡或會聚鏡、視場光闌等) 、準直系統、色散和再成像系統( 光柵、成像鏡和焦平面探測器等) 組成。它採用 3 個呈 60b夾角交疊的一維光柵色散目標圖像, 然後用焦平面陣列 來記錄衍射圖案。衍射圖 案中間為零級衍射級, 即目標的直接全色圖像, 確定了成像大小, 但對目標的光譜信息沒有貢獻；其他衍射圖案為目標的不同衍射級, 這些色散圖案對應目標立方體在相應投影角下的投影值, 利用基於 CT 的重建演算法便可從這些投影圖案中重建出光譜圖像數據來。 該類成像光譜儀亦稱高通量層析成像光譜儀 , 它與前者的不同是, 只能在一次曝光時間內獲取目標的數據立方體的一個投影方向的投影數據； 通過繞光軸旋轉直視棱鏡, 獲取 多個方向的投影, 對多個投影進行層析處理, 從而重建數據立方體。它工作在凝視方式下, 沒有分束器, 能量利用率接近 100%。

㈩ 如何用matlab實現ct圖像重建

如何用matlab實現ct圖像重建
先用dicomread讀入圖像，再用cat創建三維矩陣，recevolume,smooth3進行預處理，然後用isosurface,isocap,isonormals,patch等函數創建三維模型，最後用view,lighting,colormap等設置顏色光照等。