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随着世界范围内各类恐怖袭击事件的不断发生,行李安全检查正在成为CT技术应用的一片新天地。CT技术是目前安全检查中准确度最高的一种安检技术,但由于它照射剂量大、检查速度慢等缺点,多层螺旋CT应运而生。由于多层螺旋CT具有射线利用率高、一次可重建多幅图像、扫描时间短等优点,因此有必要对多层螺旋CT的成像系统进行研究,开发具有自主知识产权的多层螺旋CT式安检系统。将多层螺旋CT运用到行李安检系统中,耗时过长的软件插值重建算法已不能满足行李安检的实时性要求。因此本论文主要研究多层螺旋CT的插值算法及其硬件实现。
本论文在研究螺旋CT原理的基础上,分析、研究了两种经典的螺旋插值算法(360°插值和180°插值)及其重建图像的质量,在此基础上结合算法的复杂度、性能及安检系统的硬件特性,提出基于16层CT式行李安检系统的360°螺旋插值算法,并对该算法进行软件模拟。软件模拟重建后的图像与原图像相比,虽然存在伪影,但能够分辨内部的细小物体,图像效果满足行李安检系统的要求。
其次基于提出的16层螺旋插值算法及行李安检系统的实时性要求,进行算法硬件方案的可行性分析。结合乒乓操作和流水线工作的思想,提出高速插值的硬件整体设计方案。该方案主要包括数据管理模块、单角度插值模块、数据存储及分配模块,并在QuartusⅡ里对各个模块进行仿真,验证了各个模块的功能均正确。
最后基于Altera公司的DE2实验平台及已有的图像重建软件,完成16层螺旋插值算法硬件方案的测试。实验结果图虽然存在伪影,但能够辨别内部的细小物体,而且也没有出现由于插值错误而引起的层面错位伪像,验证了16层螺旋插值算法硬件方案的正确性与可行性。