非完全数据光学CT图像重建技术.pdf

第 18卷 第6期 武 汉 科 技 学 院 学 报 Vol.18No.6 ‘ 加 2005年06月 JOURNALOFWUHAN UNIVERSITYOFSCIENCEAND ENGINEERING Jun.2005 非完全数据光学CT图像重建技术 李春芳 ，‘一刘红莲2 (1中南民族大学 电信学院，湖北武汉430074;2中南民族大学图书馆，湖北武汉430074) 摘要:非·完全数据圈像t建是光学CT技术的盆点和难点内容，本文设计了此条件下的正文测圣光路及干 沙条纹 自动处理系统，同时重点论述了此条件下的t建算法，它包括改进的联合代欲重建法和颇谱分析重建 法。最后设计了一种实用测怪t建算法，为光学CT奴术的奥用化发展其曳了基础。 关键词:非完全数据;图像黄建;联合代数t趁法;颇语分析;光学CT 中图分类号:TP751 文献标识码:A 文章编号:1009-5160(2005)-0070-03 光学CT技术主要应用于温度场等位相型物理量场分布检测和诊断。在许多情况下，因光路及物场的限制，只能限于有 限角扫描及采用少数投影重建图像，尤其在某些条件下只能获得少数几个 (如5-6个)投影，这是一种困难极大的非完全数 据条件下的图像重建，本文系统研究了此条件下的CT图像重建技术。 1正交测量光路与干涉条纹自动处理系统 在少数投影及有限角情况下，选择不同的投影方向对于重建结果精度的影响很大[1]-[21。在动态场测量中，通常采用正交 光路进行重建[,1，即在图1所示的相互垂直的两个有限角方向上进行扫描测量，获取多方位全息干涉数据，据此重建图像。 根据图1所示的正交有限角全息干涉及条纹自动处理系统，采用双曝光全息干涉技术，对物理量场进行实际测量，其测 试范围为1.20cmx2.40cm,曝光时间为0.20秒。再现时，挡住两束正交的物光，CCD摄像头在半径为55厘米的导轨上转动， 根据圆轨上标注的刻度，在二个垂直方向的2001见角范围内，每隔2度记录一次干涉图，可获多幅干涉图。 为实现干涉条纹的快速、高精度处理，建立了一套能对干涉条纹进行自动处理和测量的计算机图像处理系统。该系统由 摄像机、图像卡、计算机和监视器等组成，并由相关的软件支持，如图1下部所示4[1 0:物体;1-2:全息干板;3-4:毛玻璃; 5-6:准直镜;7-10:光阑;Il一14:扩束镜; 15-19:反射镜;20-22:分束镜;23:快门; 24:He-Ne激光器。25:圆轨;26:CCD摄像机; 27:显示器;28:计算机;;29:监视器 图1正交有限角全息干涉及条纹自动处理系统 收稿日期:2005-05-24 作者简介:李春芳 (1965-)，男，博士，副教授，研究方向:光学信息与计算机处理技术. 基金项目:中南民族大学校自然科学基金资助项目(项目编号:YZZ04005). 第6期 李春芳，等:非完全数据光学CT图像重建技术 2图像重建算法 2.1改进的联合代数重建法(MSART)rsl 联合代数重建法 (SART)是“非完全数据”最常用的重建算法。它的重建公式是 fk(+I)一，‘，=filkl)一，‘，+客r.e;/) (1) 一 乙ru./ 然而，当投影方向数减少时，SART存在明显的边缘效应，不能精确地重建出原物理量场。分析SART的迭代过程可以 看出，投影数据的贡献项均来源于;和f的乘积，误差缘于投影数据与重建数据中f的不一致，也就是说.f才是