文章目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 课题背景和意义

1.2 国内外研究现状

    1.2.1 针对常规CT投影降噪的研究

    1.2.2 针对锥束CT投影降噪的研究

1.3 论文研究内容及难点

1.4 论文组织结构

第二章 锥形束CT相关知识

2.1 CT成像与重建原理

2.2 锥形束CT

    2.2.1 FDK重建算法

    2.2.2 CT投影噪声分析

        2.2.2.1 常规CT投影噪声模型

        2.2.2.2 锥束CT投影噪声模型

2.3 CT图像显示与评价

    2.3.1 CT图像显示

    2.3.2 重建图像质量评价方法

2.4 本章小结

第三章 基于模糊逻辑的常规CT投影噪声抑制算法

3.1 模糊理论相关概念

    3.1.1 隶属函数定义

    3.1.2 隶属函数

    3.1.3 改进的模糊逻辑边缘检测

3.2 PWLS算法及改进方法介绍

    3.2.1 经典PWLS算法

    3.2.2 改进PWLS算法

3.3 实验结果与分析

    3.3.1 模拟数据实验

    3.3.2 真实数据实验

3.4 本章小结

第四章 基于模糊理论的锥束CT噪声抑制算法

4.1 自适应滤波方法

    4.1.1 噪声判断规则

    4.1.2 模糊熵定义

    4.1.3 改进的脉冲噪声滤波算法

4.2 低剂量锥束CT降噪算法

    4.2.1 切片内降噪算法

    4.2.2 切片间降噪算法

4.3 实验结果与分析

    4.3.1 对脉冲噪声的模拟数据实验验证

    4.3.2 对锥束CT降噪的模拟数据实验

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 论文工作总结

5.2 进一步研究方向

致谢

参考文献

作者简介

文章摘要:随着先进的X射线CT技术应用于更多的疾病诊断及预防评估,它给人们生活健康带来福祉的同时,也引发X射线辐射是否会对人体造成二次伤害以及带来多大的危害的顾忌。目前,两种最为有效的辐射剂量控制措施是降低X射线管电流强度和采用锥形束CT扫描的方式获得三维投影数据。然而降低电流强度这种措施会使投影数据的信噪比降低,成像质量也会随之下降。锥形束CT由于其扫描物体速度快、切片各向同性空间分辨率高、X射线束利用效率高等特点,在许多临床应用中具有广阔的应用前景,但其在不同断层图像之间容易发生散射,重建图像的质量随之产生严重的退化,同时锥形束CT投影数据重建的算法也至关重要。本文是在降低X射线辐射剂量的CT成像环境下,从常规CT和锥形束CT两个方面进行投影数据降噪算法的研究。常规CT成像设备通常使用平行束或扇形束扫描,获得一维投影数据。本文分析了常规CT投影域的噪声模型及原惩罚加权最小二乘算法,在此基础上,研究了模糊数学的隶属函数及模糊边缘检测算法,构造一种增强边缘型的动态权值,使其在滤除噪声的同时有效的保护并增强图像边缘细节。通过四种降噪算法在仿真图像和真实图像上的实验与对比,表明本文改进的投影域惩罚加权最小二乘算法（PWLS-FL）能有效的滤除噪声的同时保护图像的边缘细节。锥形束CT成像技术使用宽束扫描的方式,获得二维的投影数据。本文首先利用锥形束CT的X射线光子在成像系统中传播时的一系列变化,分析了投影数据的噪声模型。然后根据阈值判断方法,检测出疑似脉冲噪声的像素点,并利用模糊隶属函数与模糊熵构造一种局部权值的加权均值滤波算法。最后对滤除了脉冲噪声的像素点,建立三维的惩罚加权最小二乘（TPWLS）算法优化模型,其利用相邻切片具有各向同性的特征及对应部分相似的噪声分布属性,能够有效的降低锥形束CT的噪声水平。通过在仿真图像上对两种噪声及两种降噪算法的实验与对比,表明本文改进的三维惩罚加权最小二乘算法（TPWLS-FEWMFL）能明显的提高图像信噪比,并且较好地保护了图像的边缘结构特征与纹理细节。

文章关键词:

论文DOI:10.27014/d.cnki.gdnau.2019.002139

论文分类号:TP391.41;R814

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