论文部分内容阅读
X光投影技术自从上个世纪70年代以来获得了迅速的发展,可以检测出物体的二维、三维密度分布图像,以此来确定物体内部的几何结构、性质、位置、大小等,被国际无损检测界公认为最佳的无损检测手段。本文以国家自然科学基金重点项目“高速X光锥束三维成像与新型散射方法探测毒品/爆炸物的原理及应用研究”为背景,主要研究物体的重建算法,包括解析重建算法和代数重建算法两种形式。现行可实用的X光投影系统多采用完全投影数据的解析重建算法,而实际中由于要求快速的检查行李包裹通常很难检测到或者无法检测到完全的投影数据,该算法将无能为力,而代数重建算法则适合于不完全投影数据的重建,但其最大缺点是重建速度慢。
如何提高代数重建算法的重建速度,同时兼顾图像重建质量,一直是国际上许多学者追求的目标。为了达到这个目标,本文研究了二维平行束不完全投影数据下代数重建算法的图像重建速度和图像重建质量,并提出了一种基于POCS约束的代数重建算法,改进了图像的重建速度和重建质量。同时实现了三维锥束投影的代数重建算法,并利用Blob函数作为迭代栅格的基函数对物体的重建质量有了一定的改进。本文具体的工作包括以下几个方面:
(1)分析了X光投影重建的研究现状,介绍了X光投影重建的物理数学基础,分析了射线束的三种扫描结构的优缺点。
(2)介绍了代数重建算法的原理,实现了ART算法的重建,并给出了图像重建质量的两套评价标准。
(3)提出了一种基于POCS约束的ART重建算法,改进了投影系数矩阵的计算,在反投影的过程中对不完全投影数据进行POCS约束重建,实验表明该算法与ART算法相比,图像重建的速度与重建的图像质量都得到很大的提高.
(4)通过解析和离散两种方式获得了锥束模拟投影数据,研究了二维平行束不完全投影数据的重建,实现了三维锥束ART重建算法,并利用Blob函数作为迭代栅格的基函数改进了图像的重建质量。