医学影像系统实验-CTsim图像重建实验课件.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,V2015,版,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,一、实验目的,掌握,X-ray CT,的工作原理；,学习,Ctsim,软件进行图像滤波反投影算法的重建方法。,比较不同扫描方式。,二、实验器材与设备,计算机或图形工作站，,Ctsim,软件：,CTSIM,软件下载地址：,115.156.250.205,或：,www.CTsim.org,三、实验原理,X射线穿过人体时，人体的各种组织对X射线有不同程度的吸收，即不同的组织有不同的线性衰减系数。假设强度为I0的X射线穿过均匀分布衰减系数为的物体，行进了x的距离，强度变为I，按Beer定理有,或 ,若物体时分段均匀的，系数分别是1、2、3、.,相应的长度为x1，x2，x3，.,则下式成立：,更一般的可用下面的积分式表示：,本实验就是用程序来实现下述的过程，得到投影的数值。,X,射线投影分平行束和扇束投影，扇束又分为,等角射线型,和,等距射线型,。,平行束扫描,就是笔束平移,/,旋转扫描，由于扫描时间太长，一般只在第一代,CT,中使用，扇束扫描就是,单,X,射线源多检测器,，等角射线型就是检测器分布在等角的,弧线,上，等距射线型就是检测器在,直线,上作等距分布。更多信息参考教材。在程序的具体实现时，这三种情况有所不同（参考程序见附录）。,X,射线投影,扇束扫描投影,等距射线型,等角射线型,平行束扫描投影,下面以,等角射线型,扫描器为例说明,CT,扫描器（见下图）。设圆为,CT,的视口（或扫描的范围），半径为,Vd,。物体必须在视口内才能被扫描到。,Fd,为,X,射线源到视口中心的距离（焦距）。显然,X,射线源的张角,为,中心射线,SO,和,Y,轴的夹角为,，同一扇形中的射线,SP,由,确定，检测器间隔排列，,X,射线源每次转过,。通过简单的几何关系就可求得某一椭圆在射线,、,下的投影,p,。具体算法参考附录程序。,为了对反投影重建后的图像进行评价，可对Shepp-Logan图进行光栅化。然后比较重建前后图像的不同。更多信息参见matlab 中phantom radon iradon 例程，自由软件CTSim。,椭圆模型,Shepp-Logan,头部模型,四、实验方法与步骤,Ctsim,软件是由,Kevin M.Rosenberg,等学者编写开发的,CT,重建仿真程序，其源代码开放。用户可选择,Herman head,、,shepp-logan,、,unit pulse,三种体模，进行滤波反投影重建和傅里叶变换重建。,选择要进行扫描的体模。打开,Ctsim,软件，按,file-create phantom,选择体模,shepp-logan,（如图,1,）。,图,1,对体模进行平行线束（平移,-,旋转式）扫描投影。按,process-projections,在,projection parameter,中选择,geometry-parallel,（平行束）,trace level,中选择,projections,其他扫描参数使用默认参数。,软件进行体模扫描演示（如图,2,），扫描完成后，将各角度投影值按顺序排列在二维平面上（图,3,）。,图,2,图,3,选择,reconstruct-filtered backprojection,在,filtered backprojection parameter,中选择,filter method,为,FFT,。,软件进行滤波反投影重建，选用的滤波方法为快速傅里叶变换，获得重建的,sheep-logan,体模图像（如图,4,）。,图,4,比较重建图像与原体模的差异。,在,trace level,中选择,plot,，重复,13,步，观察扫描过程中，每个投影值的变化。,在,projection parameter,中选择,geometry-equiangule(,扇形扫描,),，重复,13,步，观察扫描过程和重建影像。其扫描过程如图,5,、投影图象如图,6,、重建图像如图,7,。比较投影图象、重建图像与平行线束扫描获得的图像的区别。,图,5,图,6,图,7,选用,unit pulse,体模，重复上述过程，观察重建图像中的伪影。,更换其它体模,(,自己建立模型,),，进行上述方法，进行重建，观察重建方法与重建图象。,五、实验要求与结果与分析,阅读,Ctsim,3.5,User Manual,，翻译,chapter,2,Concepts,。,自己建立模型（见参数要求），进行投影和反投影重建操作。,记录获得的各步影像，分析所用重建方法的步骤。,从重建时间和重建图像的角度比较不同的重建方法。,在实验各步骤中尝试选用其他参数，比较实验结果。,截取重建图象，采用,matlab,进行图象增强、均值滤波等操作，观察结果图象。,实验报告,Email,：,zrxpy,(,注明学号、姓名,),对象,密度,形状,R1,-0.1,rectangle,R2,-0.2,rectangle,R3,-0.3,rectangle,R4,-0.4,rectangle,R5,-0.5,rectangle,R6,-0.6,rectangle,R7,-0.7,rectangle,R8,-0.5,rectangle,E1,1,ellipse,E2,0.98,ellipse,E3,0.92,ellipse,S1,-0.6,segment,S2,0.6,sector,T1,-0.8,triangle,-,1,.00,-,0.90,-0.,55,-0.60,-0.,40,-0.45,-0.,20,0,0,.20,0.,40,0.30,0.,60,0.,90,1.00,0,-0.6-0.5,0.5,R1,R2,R3,R4,R5,R6,R7,R8,E1,E2,S1,E3,T1,S2,