《顯微CT圖像的偽影校正方法研究》是依託首都師範大學，由張慧滔擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：顯微CT圖像的偽影校正方法研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：張慧滔
- 依託單位：首都師範大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
X射線顯微CT技術在生命科學、石油勘探等眾多領域有重要套用需求。顯微CT圖像的偽影是影響其空間解析度的主要因素。與常規X射線CT相比，消除顯微CT圖像偽影無論在理論上還是在技術上都更加困難。而系統的幾何參數誤差是引起偽影的主要原因。現有方法都假定系統幾何參數是可重複的，即兩次採樣相應的幾何參數是相同的。但當空間解析度達到亞微米時，一些幾何參數可能發生隨機性變化，因此，幾何參數可重複的假設不再成立。本項目將從理論與技術上研究亞微米分辨的顯微CT圖像偽影的有效去除方法。通過加標誌物的方法，利用標誌物與其投影的匹配關係，構造幾何參數的自適應最佳化疊代算法，正確估計各角度採樣下的複合幾何參數；進一步由帶有複合幾何參數的重建公式正確重建出CT圖像，達到有效消除幾何偽影的目的。研究成果將用於國產微納米X射線顯微CT系統的研製，並嘗試進行在石油岩芯三維成像、古生物化石三維成像等方面的典型套用。
結題摘要
顯微CT通常指空間解析度高於幾十微米的CT系統，在眾多領域有著廣泛而重要的套用需求。CT圖像中的偽影是影響CT圖像空間解析度和密度解析度的主要因素。與常規X射線CT相比，消除顯微CT圖像的偽影無論在理論上還是在技術上都更加困難。如何校正顯微CT圖像中的偽影是顯微CT研發的關鍵問題。本項目主要目標是：提出消除顯微CT圖像偽影的方法，為國產顯微CT研製提供理論支持和軟體技術。 經過三年研究，項目組在顯微CT圖像的幾何偽影校正和硬化偽影校正方面取得突破性進展:（1）提出了一種基於標誌物的幾何偽影校正方法。該方法通過對被測物體添加標誌物的方法，讓被測物體與標誌物進行同步掃描；利用有限角度下的標誌物與其投影的匹配關係，構造基於標誌物投影數據的非線性最佳化模型；求解該最佳化模型可以精確估計CT系統的幾何參數，進而用於重建CT圖像，消除由於機械位置參數和運動參數誤差、焦點漂移等因素引起的不可重複性幾何偽影。（2）提出了基於約束最佳化的硬化偽影校正方法，該方法不需要預先掃描模體，直接利用被測物本身的信息進行校正。該方法利用CT重建算法對投影數據的線性特點，將投影空間中多項式擬合硬化校正曲線的問題轉化到CT圖像空間來求解；通過指定重建的CT圖像中密度應該均勻的區域，構造估計硬化曲線多項式係數的最佳化模型；模型的求解過程中添加了硬化校正曲線的單調性和凸性作為約束條件，使其成為約束最佳化模型。本項目成果對國產顯微CT研製和套用具有重要價值，也具有較高的理論意義。基於本項目研究成果，項目組研發了一台亞微米解析度的高分辨顯微CT系統。
