计算机断层成像(CT)技术是安全检查领域重要的技术手段之一,研究新型安检CT成像方法具有重要的意义。提出一种可用于旅客行李、快递邮包安全检查的三源摆动螺旋CT(Triple-Source Swinging Spiral CT, TS-SCT)成像方法,呈圆周均布的三组射线源-探测器围绕旋转中心在120°范围内往复摆动,检测物体在扫描视场内沿轴向移动,从而实现摆动螺旋扫描。相对于螺旋CT,该方法不需要整周旋转,选用比滑环耐磨损且易于制造、维护的转动部件,采用线缆传输数据和电力,避免滑环对传输能力的限制。建立了TS-SCT成像模型,分析了扫描方式、扫描参数及螺距h与锥束靠近射线源端在视场z方向的投影高度的比值r对成像效率和成像结果的影响,初步设计了一种TS-SCT结构,推导了用于TS-SCT的FDK算法。仿真实验和模拟实验结果表明,TS-SCT FDK算法正确有效,TS-SCT方法能实现检测对象的三维成像,在保证成像质量的前提下建议r≤1/2。

计算机断层成像(CT)技术广泛应用于医学诊断、工业检测等领域。近年来,提出了一种相对平行直线扫描CT(PTCT),采取射线源-探测器对物体作相对平行直线移动的扫描方式来采集数据,其结构简单、应用灵活、成本低。针对PTCT图像重建,提出了一种基于Radon逆变换的解析重建算法(PTCT-DHB)。相比于经典的PTCT滤波反投影算法(PTCT-FBP),该算法将斜坡滤波器分解为求导和希尔伯特变换两个步骤,提升了抗噪性能。搭建了PTCT实验系统,进行了仿真实验和实际实验。实验结果表明,与PTCT-FBP算法相比,本文算法重建图像的均方根误差值降低了0.0108,峰值信噪比值提升了4.437,结构相似性值提升了0.0041,PTCT-DHB算法能有效抑制高频噪声,快速地重建高质量CT图像。

双能计算机断层扫描(DECT)技术因能分解和识别材料,并提供定量化的成像结果,广泛应用于医疗、安检、无损检测以及材料科学等领域。DECT技术能提供物体在两种能谱下的衰减信息,可准确分解两种基材料。但当检测对象含有三种材料时,若对DECT图像直接求逆(DIMD)分解多材料,其基图像将含较多噪声和伪影。为此,提出了一种基于双能CT图像域的字典学习(DL)和相对总变分(RTV)的多材料分解算法,简称DL-RTV算法。通过直接求逆获得初始基图像,利用字典学习挖掘基图像的稀疏性,以提高材料分解的准确性;引进RTV进一步降低基图像的噪声和伪影,并保护图像细节;同时引入各基材料质量守恒和像素边界的约束项,提高材料分解精度。仿真和实验研究表明,DL-RTV算法能较准确地分解三种材料,较好抑制基图像噪声和伪影,提高了材料区分度,从而验证了此算法的有效性和实用性,这对DECT技术的发展和应用具有重要的意义。

直线扫描计算机分层成像(CL)在扫描运动方向上的成像分辨率较高,但在垂直于扫描运动方向的成像空间分辨率较低。提出一种正交直线扫描CL方法,该方法分别从两个正交方向对检测对象进行直线CL扫描并重建图像,可实现对检测对象两个正交方向的高分辨率成像。建立了正交直线扫描CL方法的几何模型,分析了扫描运动,搭建了实验系统,图像重建采用同步迭代重建(SIRT)算法。仿真和扫描实验结果表明,正交直线扫描CL方法可行,可用于对平板类零部件的无损检测。