基于统计先验的X射线多谱盲分离算法研究

基于统计先验的X射线多谱盲分离算法研究

论文摘要

与传统的单能谱CT图像相比,多能谱X射线CT图像具有更丰富的能谱信息,可以有效地区分检测对象的成分和衰减系数。本论文在不改变传统CT成像系统的物理组成的基础上,研究递变能量X射线投影序列的能谱分离方法,从而实现窄谱多能CT图像成像,为有效地区分材质及微结构的定量表征提供支持。本论文首先介绍了X射线成像的理论基础,结合X射线的衰减机理,分析了变电压多谱X射线是可以利用非负矩阵进行分解的。利用投影数据的统计模型,采用非负矩阵分解方法,建立优化模型,结合KKT优化条件,对模型进行优化改进,并对建立的模型进行推导求解,实现了能谱序列的分离,得到对应的窄能谱投影。为验证算法的有效性,本论文对包含两种衰减系数相近的硅和铝的模体进行仿真实验,获取其在三个电压下的投影序列。利用本文提出的算法进行分解得到了18个窄谱投影,并通过代数迭代重建算法ART重建后成功区分区了硅和铝。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 第一章 绪论
  •   1.1 研究背景及意义
  •   1.2 国内外研究现状
  •     1.2.1 多能谱CT成像研究现状
  •     1.2.2 X射线能谱分离CT成像的研究现状
  •   1.3 本文研究内容
  • 第二章 能谱CT成像原理
  •   2.1 X射线的物理学基础
  •   2.2 CT成像理论基础
  •     2.2.1 单能X射线的衰减
  •     2.2.2 多能X射线的衰减
  •   2.3 重建算法
  •     2.3.1 ART算法
  •   2.4 多能分解算法
  •   2.5 本章小结
  • 第三章 基于非负矩阵分解的变电压X射线投影图像序列分解
  •   3.1 X射线投影图像序列分解建模
  •   3.2 非负矩阵分解原理
  •   3.3 基于统计先验的分解模型建立
  •   3.4 本章小结
  • 第四章 基于统计先验算法的模型求解及仿真结果
  •   4.1 模型求解算法推导
  •   4.2 实验结果及分析
  •   4.3 本章小结
  • 总结与展望
  • 参考文献
  • 攻读硕士学位期间发表的论文
  • 致谢
  • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 焦红强

    导师: 潘晋孝

    关键词: 射线多谱成像,盲分离,窄能谱,变电压

    来源: 中北大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,信息科技

    专业: 数学,计算机软件及计算机应用

    单位: 中北大学

    分类号: TP391.41;O212

    总页数: 35

    文件大小: 6154K

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