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X射线相位衬度成像CT重建新算法研究的开题报告

一、研究背景

X射线成像是医学诊断及工业检测领域中广泛使用的技术，而传统

的X射线CT成像技术所使用的是对物体的吸收率信息来进行成像，因此

对于非常相似的材质或组织结构难以有效区分。为了进一步提高成像精

度和增强对细节的捕捉，近年来X射线相位成像技术不断被研究和应用。

相比于常规X射线成像，X射线相位成像可以获取到物体对X射线的相位

变化信息，而这种相位变化信息对于物体中微小细节的成像和材质的区

分都非常有帮助，因此X射线相位成像技术在医学和工业领域的应用前

景广阔。

X射线相位衬度成像CT（PCI-CT）是一种基于X射线相位成像技术

的新型CT成像技术，该技术利用了物体中对X射线的干涉现象来获得物

体对X射线的相位信息，以此进行高分辨率、高对比度的成像。然而，

现有的PCI-CT成像方法通常需要进行大量的实验和多次重建来获得高质

量的成像结果，因此越来越多的研究人员开始探索新的重建算法来提高

PCI-CT的成像效率和准确性。

二、研究目的和意义

本研究旨在探究一种新的PCI-CT重建算法，该算法能够使用更少的

实验数据和计算时间来实现更高质量的成像效果，从而提升X射线相位

衬度成像CT的成像效率和应用范围，具有很高的科学和应用价值。

三、研究内容和方法

本研究将探究一种新的PCI-CT重建算法，其基本思想是利用先验知

识和模型来引导重建过程，并使用快速迭代算法来实现快速收敛。具体

来说，本研究将通过以下步骤实现目标：

1.学习和掌握X射线相位衬度成像CT的基本原理和现有的重建方

法。

2.设计和实现一种新的PCI-CT重建算法，该算法可以利用物体的局

部和全局特征信息来进行重建，并且在重建过程中使用了快速迭代优化

方法。

3.对比分析新算法与现有的PCI-CT重建方法的差异和优劣之处，并

进行实验验证和应用案例分析。

4.总结研究结果，提出改进和优化方案，为X射线相位衬度成像CT

的应用和发展提供更多的思路和方法。

本研究的研究方法主要包括文献综述、算法设计和实验验证。其中，

文献综述是为了了解和掌握目前国内外在X射线相位成像技术及PCI-CT

的研究动态及进展；算法设计旨在针对现有PCI-CT的问题，提出一种新

的重建算法来改善重建质量和速度；实验验证是为了验证新算法的有效

性和优势，和现有PCI-CT算法进行对比分析。

四、预期结果和成果

预期本研究可以实现以下成果：

1.掌握X射线相位衬度成像CT的原理和现有的重建方法，深入了

解该技术的优势和不足。

2.设计并实现一种新型的PCI-CT重建算法，该算法可以使用更少的

数据和更短的时间来获得更高质量的成像结果。

3.对比分析新算法和现有PCI-CT算法的优劣之处，验证新算法的有

效性和更好的性能。

4.提出改进和优化方案，为X射线相位衬度成像CT的应用和发展

提供更多的思路和方法。

研究成果将在学术会议和国内外期刊上发表，并可用于医学和工业

检测领域。