工业X射线CT成像有关问题研究--《首都师范大学》2009年博士论文
工业X射线CT成像有关问题研究
【摘要】：
工业CT(Computerized Tomography)是一种先进的无损检测技术,在航天、兵器、汽车、电子、安检等众多领域有着广泛的应用需求。本文针对工业CT应用需求和CT设备研制,研究了多能X射线CT问题和不完全数据的CT问题,主要工作如下:
(1) X射线能量谱的间接测量方法
提出了由特定材料“楔体”的扫描数据间接测量X射线能量谱的方法。该方法将能量谱的间接测量问题归结为带正则项的优化问题,其中正则项的设计基于靶材的物理特性。通过仿真实验分析了在常用电压下模体材质和厚度对求解X射线能量谱的影响,给出了选择“楔体”材料、长度、厚度的参考范围。经GEANT模拟数据和实际采集的数据验证,该方法能够较好地恢复X光机的X射线能量谱。
(2)双能谱CT成像适定性分析
研究了双能谱投影等值线的性质,给出了求解投影等值线的数值方法。基于GEANT模拟实验获取不同特性的能量谱,通过数值方法分析不同双能量谱下投影等值线的分布,进而分析双能谱CT成像问题的适定性,并且设计了一种求解双能谱方程组的方法。该方法及结果对双能CT成像的能量谱优化设计(如X光管靶材和电压选取,滤波片材料和厚度选取等)有一定的参考价值,为进一步研究双能谱CT成像问题奠定基础。
(3)不完全投影数据的图像重建
针对不完全投影数据的图像重建问题,提出了一种改进的基于图像总变差最小的快速迭代重建算法。该算法采用共轭梯度法求图像总变差最小,并在迭代过程中应用了多分辨迭代技术。此方法可用于少量投影数据的图像重建和薄厚差异较大的“异形构件”的图像重建。用模拟的投影数据和实际扫描数据的验证结果表明该算法不但提高了重建图像质量,也显著加快了迭代图像的收敛速度。
(4)窄谱X射线的获取
为获取窄谱X射线设计了一种双靶结构的X光管,利用GEANT对所设计的双靶X光管进行仿真验证。在此基础上分析了双靶X光管产生的射线能量谱的窄谱性及其强度变化,对比了用双靶X光管、单靶X光管产生的X射线扫描被测物获得的射束硬化曲线。实验表明利用双靶X光管产生的X射线扫描物体可以减轻硬化现象。此外,通过GEANT仿真方法研究了滤波材料和滤波片厚度对X射线能量谱的影响,可指导选取X光机滤波片。
【关键词】：
【学位授予单位】：首都师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2009【分类号】：TP391.41【目录】：
Abstract6-12
第1章 引言12-19
1.1 研究背景12-16
1.2 本文主要工作和创新16-18
1.3 本文结构安排18-19
第2章 X射线CT成像的理论基础19-32
2.1 X射线CT成像的物理基础19-23
2.1.1 X射线的产生19-20
2.1.2 X射线与物质的相互作用20-22
2.1.3 X射线的探测22-23
2.2 X射线CT成像的数学模型23-25
2.2.1 理想模型23-24
2.2.2 多能模型24-25
2.3 X射线CT投影数据的仿真25-27
2.3.1 GEANT介绍25-27
2.3.2 本文涉及的仿真模型27
2.4 X射线CT的图像重建算法27-32
2.4.1 CT图像重建的离散模型28-32
第3章 X射线能量谱的间接测量方法32-47
3.1 X射线能量谱恢复模型及正则化策略32-37
3.2 X射线能量谱恢复算法37-38
3.3 数值实验38-42
3.3.1 X光机出射谱的模拟38-39
3.3.2 扫描数据的获取39-42
3.4 结果分析与讨论42-46
3.4.1 实验结果及分析42
3.4.2 讨论42-46
3.5 小结46-47
第4章 双能谱CT成像问题的适定性研究47-59
4.1 双能谱CT成像问题47-48
4.2 投影等值线的性质分析48-52
4.2.1 投影等值线的性质48-50
4.2.2 求投影等值线的数值方法50-52
4.3 双能谱CT成像问题的适定性分析52-56
4.3.1 双能谱的情况52-54
4.3.2 伪双能谱的情况54-56
4.4 双能谱方程组求解方法56-57
4.5 小结57-59
第5章 不完全数据的图像重建算法59-76
5.1 由不完全投影数据重建CT图像的问题59-60
5.2 TV(SD)-ART算法及分析60-61
5.2.1 TV(SD)-ART算法60-61
5.2.2 TV(SD)-ART算法分析61
5.3 TV(CG)-BLOCK-ART算法61-63
5.3.1 求图像TV范数最小的共轭梯度法61-62
5.3.2 Block-ART多分辨迭代技术62-63
5.3.3 TV(CG)-Block-ART算法63
5.4 数值实验结果及分析63-75
5.4.1 迭代次数63-64
5.4.2 数值实验64-75
5.5 小结75-76
第6章 “异形构件”的成像研究76-83
6.1 “异形构件”的成像问题76-77
6.2 重建算法77-79
6.3 数值实验及结果分析79-82
6.3.1 数据仿真79-81
6.3.2 重建结果及分析81-82
6.4 小结82-83
第7章 窄谱X射线的获取83-97
7.1 硬件滤波法获取窄谱X射线的研究83-88
7.2 具有窄谱特性的X光管原型设计88-96
7.2.1 双靶X光管的设计88-91
7.2.2 双靶X光管仿真实验及结果分析91-95
7.2.3 窄谱X射线的应用95-96
7.3 小结96-97
第8章 总结与展望97-99
8.1 总结97-98
8.2 展望98-99
参考文献99-104
致谢104-105
博士期间的研究成果105-106
欢迎：、、)
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【引证文献】
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乔志伟;[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库
张峰;[D];解放军信息工程大学;2011年
黄剑锋;[D];华南理工大学;2012年
【参考文献】
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王小璞,张朋,李兴东,张兆田;[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
叶侠娟,张朋;[J];CT理论与应用研究;2003年02期
邱钧;王亮;;[J];CT理论与应用研究;2007年02期
吕红,李时光,徐问之,闫旭,吕怡;[J];重庆大学学报(自然科学版);1997年05期
全渝娟,李时光;[J];重庆大学学报(自然科学版);1998年01期
张全红,路宏年,杨民;[J];光学技术;2005年04期
安竹,刘慢天,唐昶环,付玉川,彭秀峰,何福庆,罗正明;[J];原子核物理评论;2003年04期
王飞,张树生,刘晓翔;[J];计算机工程与应用;2005年08期
张顺利;张定华;熬波;黄魁东;;[J];计算机工程与应用;2007年10期
仇小鹏;杨平利;田传艳;;[J];计算机仿真;2007年06期
【共引文献】
中国期刊全文数据库
丁一鸣;;[J];合肥师范学院学报;2008年03期
张新全;郭世平;;[J];合肥师范学院学报;2009年03期
沈春芳;;[J];合肥师范学院学报;2010年03期
邹斌;;[J];安徽广播电视大学学报;2009年02期
陈征;;[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2006年04期
朱彩兰;;[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2010年04期
孙小军;焦建民;何俊红;;[J];安徽大学学报(自然科学版);2008年03期
张家昕;段复建;;[J];安徽大学学报(自然科学版);2010年05期
王信松;张节松;;[J];安徽大学学报(自然科学版);2011年05期
高洪;孟舒;查为民;李玲纯;张海涛;;[J];安徽工程大学学报;2011年03期
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刘钰;韩峰;董楠;陆希成;雷鸣;;[A];全国危险物质与安全应急技术研讨会论文集（下）[C];2011年
姚智颖;刘冬;;[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
刘杰;张全虎;张勇;管才路;贾小龙;惠卫华;;[A];第九届全国信息获取与处理学术会议论文集Ⅱ[C];2011年
姚海祥;;[A];第十三届中国管理科学学术年会论文集[C];2011年
王廷芳;黄思训;杜华栋;;[A];2008年北京气象学会科技优秀论文集[C];2008年
冯遵德;李云云;;[A];第二届“测绘科学前沿技术论坛”论文精选[C];2010年
杨晓春;李小凡;张美根;;[A];中国科学院地质与地球物理研究所二○○三学术论文汇编·第二卷(青藏高原)[C];2003年
李艳平;何渝;;[A];2006北京地区高校研究生学术交流会——通信与信息技术会议论文集（下）[C];2006年
傅健;魏东波;李斌;朱浩;;[A];第二届全国背散射电子衍射（EBSD）技术及其应用学术会议暨第六届全国材料科学与图像科技学术会议论文集[C];2007年
李保磊;李兴东;杨民;;[A];第十二届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2008年
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谭佳琳;[D];哈尔滨工程大学;2010年
张帆;[D];哈尔滨工程大学;2010年
陈得宇;[D];哈尔滨工程大学;2010年
刘冬雁;[D];中国海洋大学;2009年
王敏;[D];合肥工业大学;2010年
秦海华;[D];兰州大学;2010年
李方义;[D];湖南大学;2010年
陈宇;[D];哈尔滨理工大学;2010年
渠瑜;[D];浙江大学;2010年
方东辉;[D];浙江大学;2010年
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张小亮;[D];河南理工大学;2010年
魏运飞;[D];南昌航空大学;2010年
黄冬琴;[D];南昌航空大学;2010年
刘桂珍;[D];山东科技大学;2010年
徐芳芳;[D];山东科技大学;2010年
朱耿峰;[D];山东科技大学;2010年
韩晓峰;[D];山东科技大学;2010年
李莉;[D];哈尔滨师范大学;2010年
张海丽;[D];浙江理工大学;2010年
易明;[D];郑州大学;2010年
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张艳;张海军;;[J];安徽工程科技学院学报(自然科学版);2008年03期
杨民,路宏年,黄朝志;[J];兵工学报;2004年04期
刘太辉;宋建中;刘景鑫;王忠厚;韩广良;;[J];北京生物医学工程;2006年02期
王召巴,金永;[J];测试技术学报;2002年02期
王黎明;严壮志;韩焱;;[J];测试技术学报;2007年01期
杨民,路宏年,傅健;[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
张全红,路宏年,杨民,傅健;[J];CT理论与应用研究;2004年04期
过传卫;胡福乔;;[J];电讯技术;2007年01期
李茂清;王洁;陈强;柯淋;;[J];电力学报;2008年02期
虞湘宾,毕光国;[J];电路与系统学报;2001年04期
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张震;[D];吉林大学;2009年
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陈洁;[D];中国科学技术大学;2010年
宋智礼;[D];复旦大学;2010年
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张峰;[D];解放军信息工程大学;2010年
黄辉;[D];解放军信息工程大学;2010年
陈应文;[D];华南理工大学;2011年
梁亮;[D];西北工业大学;2005年
张东平;[D];西北工业大学;2007年
谷建伟;[D];清华大学;2006年
曾建军;[D];北方工业大学;2007年
刘营;[D];哈尔滨工程大学;2007年
潘珍英;[D];厦门大学;2007年
马腾;[D];中北大学;2008年
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韩玉;[D];解放军信息工程大学;2012年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库
王小璞,张朋,李兴东,张兆田;[J];CT理论与应用研究;2000年S1期
张朋,张兆田;[J];CT理论与应用研究;2001年04期
刘恩承;[J];CT理论与应用研究;1999年01期
陈浩球;李潜生;;[J];东南大学学报;1989年05期
张兆田,张朋;[J];电子与信息学报;2004年10期
先武，李时光，王珏;[J];光电工程;1995年04期
杨民,路宏年,路远;[J];光学技术;2003年02期
王宏钧;路宏年;傅健;;[J];光学技术;2006年03期
刘海林,王宇平,刘永清;[J];计算机工程与应用;2002年10期
张顺利;张定华;李山;赵歆波;;[J];计算机工程与应用;2006年24期
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刁立军;陈细林;孟军;许淑艳;;[A];第十三届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（下册）[C];2006年
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弟宇鸣;李振;王冬;李贞春;;[A];第七届全国核仪器及其应用学术会议暨全国第五届核反应堆用核仪器学术会议论文集[C];2009年
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孙健;来永芳;张力军;朱玲赞;鲁远;;[A];第十四届全国核电子学与核探测技术学术年会论文集（2）[C];2008年
尹在哲;;[A];第十二届全国核物理大会论文集（下）[C];2004年
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欧阳春艳;[N];长江日报;2005年
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本报特约通讯员　 汤宏;[N];解放军报;2006年
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徐宜军;[N];新华每日电讯;2005年
周玲玲;[N];中国教育报;2007年
王曼;[N];中国社会科学院院报;2005年
张孟军;[N];科技日报;2005年
刘瑞金;[N];电子报;2007年
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线扫描X射线安检设备中的图形图像处理方法研究
本研究中涉及的数字图像处理方面的知识都是与安全检测仪紧密相关的。课题论述的重点是数字图像处理的方法，为了将安检设备中的数字图像处理这一技术阐述清晰，首先对安全检测仪的结构和工作原理作了一般性的论述。在明确了检测图像这一目的后，就可以确定将要研究的算法，并结合实际项目的需要突出重点。在理论方面，对数字图像处理的各种方法做了详细阐述，尤其是对数字图像处理算法做了深入的研究，在这些算法中，重点研究了图像的点运算、图像的几何变换、图像增强、图像的边缘检测和轮廓提取以及图像分割，并对每一种算法处理的效果图进行了细致的分析，从中找到比较理想的算法并将其运用到实际课题中去。然后对安检设备检测到的原始图像进行各种处理，其中的部分处理后得出的结论直接指导软件系统的开发与研究，这对项目的顺利进行起到了一定程度的作用。在课题研究过程中，用VC++语言编程实现了各种边缘检测算法并对检测图像进行了处理，通过大量实验确定了一种比较完善的算法运用到实际项目中去。最后，对重叠物质的检测方法进行了初步的探讨，建立了求解物质真实灰度级的数学模型，利用边缘算子建立3-D边缘模型和数字化模型。将3-D边缘模型和数字化模型应用于安检设备尚属首次。
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