工业CT重建技术与算法研究

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传统并行计算技术依赖于专用、大型的并行计算机,其基本特征是采用内存共享方式,因此它有计算效率高的显著特点;但传统大型并行机的编程复杂、可扩展性差、价格昂贵,主要应用于诸如天气预报等专业领域。随着微处理技术和网络技术的飞速发展,可利用通用网络,如局域网(Local Area Network, LAN)将一组高性能工作站或高档PC机,按某种结构连接起来而构建的工作站机群(Cluster of Workstations, COW)将现代网络通讯技术与传统并行计算技术结合起来,形成了一类新的并行计算技术——网络并行计算。因其具有系统性价比高、编程方便、可扩展性好、能充分利用现有资源等突出优点,而得到广泛的应用。 三维CT(Computerized Tomography)相比二维CT:1)扫描速度快,能跟踪物体的动态运动,而运动是反映物体性状的又一个参数;2)能获得分辨率高的三维数据,更全面地反映物体的分布情况。这些使得我们的无损检测技术向前迈进了一大步。目前,三维CT重建技术成为了CT研究领域的热点。 三维CT重建分为近似重建和精确重建。由于精确重建需要时间长,所以实际中大多使用近似重建。尽管近似重建比精确重建的速度要快得多,但随着人们对图像分辨率的要求越来越高,重建的数据量也大大增加,重建所需的大量时间成为CT重建不可忽视的问题。本文研究了以中心平面为界,上下划分正投影数据的并行算法。这样可以对重建区域上下部分分别进行重建,重建区域只需开辟原来一半的内存。在两机联网并行计算时,所需开辟的内存节省了将近一半,传输的数据量减少了一半,从而节省了重建的时间。在多机时,可先上下划分,再按射线旋转分度划分。另外,本文在正投影仿真时,根据模型的几何关系,研究了一种易于理解、公式简单、编程方便的方法. 由于X射线源为连续能谱,含有多个能量等级的射线。对金属等高密度材料,较低能的X射线衰减较快,而较高能的X射线衰减较慢,导致X射线的平均能量增加,既所谓射线“硬化”效应。由于X射线的硬化效应,探测器的记数低于理论值,影响投影数据的正确获取。本文对降低金属伪影的理论和方法进行了讨论。
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