X-CT图像重建的仿真实验
CT图像重建计算机模拟实验研究
问速 度加 快 ， 访 问变 得非 常容 易 ， 这样 可 以大大 减少 运行 时 间 ， 所 以用 Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ的 内部 函数确 定数 组 维数 ， 然 后 再进 行运 算 。 比 如 数值 数 组 用 ｚ ｅ ｒ ｏ ｓ ０， 结 构 数组 用 ｒ ｅ ｐ ｍ ａ ｔ Ｏ等 ， 用ｒ ｅ ｐ ｍ ａ ｔ ０ 函数 能获 得 连续 的 内存 块 ， 加快 的程 序 运行 速度 。
用Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ自带的 ｆ ｉ ｘ函数 、ｒ ｏ ｕ ｎ ｄ函数 。
２ ． ２ 大 型矩 阵的 预先确 定维 数 大 型矩 阵 动 态扩 展 是 非常 耗 费 时 间 的 ， 因为 预 先确 定 数 组 维 数 后不 允 许数 组 动 态扩 展 ，虽然 数 组 的适 应 性 降低 ， 但 其 访
１ 软 件设 计 与实现
ｃ Ｔ图像 重 建是 通 过 ｃ ＃ 与Ｍ Ａ Ｔ Ｌ Ａ Ｂ混 合 编程 实 现 的 。软 件 的 设 计 目的 是 用两 种 ｘ 射线束 （ 平 行 柬 和扇 形 束 ）对 不 同头 模 型 （ 椭 圆头 模型 和 ｓ — Ｌ头模 型 ）进 行扫 描 ， 用 户可 以选择 不 同的 重 建算法 （ 直接 反投 影法 ， Ｒ — Ｌ滤 波反 投影 法 ， ｓ — Ｌ滤波 反投 影法 ） 对 头 模 型 进 行 图像 重 建 。此 外 用户 还 可 以直观 看 到 不 同方 法 的 扫描 过程 。软件 功能 图如 图 ｌ 所示 。
CT仿真实验报告
西安交通大学实验报告共 7 页课程医学成像实验系别生物医学工程实验日期 2012 年 12 月 XX日专业班级医电 01 班组别交报告日期 2013 年 01 月 02日姓名学号报告退发 (订正、重做)同组者教师审批签字实验名称 CT重建原理——投影数据采集实验1一、实验目的以及要求实验目的：利用CTSim模拟软件生成投影数据，为滤波反投影重建实验做准备。
实验基本要求：用CTSim程序完成实验模拟，分析评价结果。
二、实验内容1、利用CTSim模拟软件生成椭圆的平行束投影数据；2、利用CTSim模拟软件生成Shepp-Logan图的平行束投影数据；3、对生成的投影数据进行初步评价。
三、实验步骤A、完成CTSim模拟软件生成椭圆的平行束投影数据；1、点击软件ctsim，打开软件界面，点击File，选择creat phantom，选择Herman Head，得到椭圆的灰度图像，如图：图1 软件界面图2 选择界面图3 椭圆的原始数据2、在选择椭圆窗口的情况下，点击Process，选择rasterize，点击OK，将图像进行光栅化，如图：图4 光栅化参数图5 光栅化后的图像3、在选择unnamed3窗口，选择View，选择Auto Scale Parameters，将Standard Deviation Factor参数改为，点击OK，得到处理后图像，如图：图6 光栅化参数图7 参数优化后图像4、回到herman窗口，点击Process，选择Projection Paramaters，参数默认即可，点击ok，开始采集数据，如图：图8 参数选择界面5、得到投影参数后，在选择unnamed4窗口界面下，选择Analyze，在选择Plot Histogram，得到平行束投影分析数据，如图：图9 平行束投影后的数据图10 投影数据分析图6、在选择平行束投影后数据窗口情况下，选择Reconstruct，选择Filtered Backprojection Parameters，选择默认参数即可，点击OK，得到重建数据，如图：图11 参数选择界面图12 重建后的图像7、可选择不同的View参数对重建后的图像进行参数的优化调整，得到最优的观察效果。
锥束X-射线CT投影数据的仿真
文 章编 号 ：０ ６ ９ ４ （０ １ ０ — ２９ ０ １０ — ３ ８ ２ １ ）３ ０７ — ３
计
算
机
仿
真 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
２１年３ ０１ 月
锥 束 Ｘ一 线 Ｃ 射 Ｔ投 影 数 据 的 仿 真
孔 慧华 ， 晋孝 ， 潘 薛 震
（ 中北 大 学 理 学 院 ， 山西 太原 ０ ０ ５ ） ３ ０ １ 摘要 ： 究 Ｃ 研 Ｔ图 像 优 化 问 题 ， 对 提高 精 确 性 和 有 效 性 ， 统 的 解 析 方 法 很 难 应 用 于 几 何 形 状 比较 复 杂 的 物 体 。为 了 提 高 针 传 Ｃ Ｔ图像 重 建 精 度 ， 出 从 离 散 化 图像 的 Ｒ ｄｎ变 换 ， 导 出 一 种模 拟 Ｘ一 线 投 影 数 据 的模 型 ， 提 出采 用 模 型 的快 速 计 算 提 ａｏ 推 射 并
ｏ ｍ Ｒａ ｏ ｒ ｎ ｆｒ ｏ ｉｃ ｅｅ ｉ ｇ ． ｆ ｒ ｄ ｎ ｔａ ｓｏｍ ｆｄ ｓ ｒ ｔ ｍａ ｅ Ａｎ ｎ ｔ ｅ ｉ ｅ ｎｔｔｏ ｆｔ ｉ ｄｅ ，ｗｅ ｐｒｐｏ ｅ ａ ｆｓ ｏ ｄ ｉ ｈ ｍｐｌｍｅ ａｉ ｎ ｏ ｈ ｓｍｏ ｌ ｏ ｓ ａ ｔｃ ｍｐｕｅ ｔ— ｔｄ ｍｅｈ
中图 分 类 号 ：Ｐ３ １ Ｔ ９ 文献 标 识 码 ： Ａ
Ｓｍｕａｉｎ ０ ｒｊｃｉｎＤａａｆｒＣｏ ｅＸ－ ａ Ｔ ｉ ｌｔ ｆＰ ｏｅｔ ｔ ｏ ｎ ｒ ｙＣ ｏ ｏ
ＫＯ ＮＧ ｉ ｈ ａ， ＡＮ Ｊｎ ｘａ ＸＵＥ Ｚ ｅ Ｈｕ — ｕ Ｐ ｉ — ｉｏ ， ｈｎ
ｏｅ ， ｅｃｎｃｎｌｄ ａ ｔｅ ｅｏｓ ｃｅ ｅｕ ｓ ｒ ａｃｒｔ ａｄｔｅｓ ｕ ｔ ｎｍｅ ｏ ｆ ｒｊｃｏ ａ ａｉ ｎｓ ｗ ａ ｏ ｃ ｅｔ ｔｈ ｃｎｔ ｔ ｒｓｌ ｅ ｃｕａ ｎ ｉ ｌ ｉ ｔ ｄｏ ｏ ｔ ｎｄｔ ｉｆ ｓ ｕ ｈ ｒ ｕ ｒ ｄ ｔａ ｅ ｈ ｍ ａｏ ｈ ｐ ｅｉ ａ ｓｅ —
一CT扫描及图像重建过程.pdf
实验一CT扫描及图像重建过程一、实验目的：1、加强对CT扫描过程及图像重建原理的理解2、熟悉主要CT扫描方式及重建方法3、熟悉扫描及重建参数对成像结果的影响二、预习要求：1、复习以前学过的CT图像重建原理三、实验原理：Ctsim1.0软件进行重建模拟四、实验设备与器材：CT模拟软件五、实验内容与步骤：1.笔形束数据采集①在“Pen Beam Scan Mode”下，对样品1（左）和样品2（右）的扫描结果：②在“Pen Beam Scan Mode”下，对样品3（左）和样品4（右）的扫描结果：③在“Pen Beam Scan Mode”下，对样品5（左）和样品6（右）的扫描结果：④在“Pen Beam Scan Mode”下，对样品7（左）和样品8（右）的扫描结果：2.笔形束图像重建实验（1）样品3在旋转角度为90°时的正弦图与重建图像：样品3在旋转角度为180°时的正弦图与重建图像：样品3在旋转角度为360°时的正弦图与重建图像：（2）样品7在旋转角度为90°时的正弦图与重建图像：样品7在旋转角度为180°时的正弦图与重建图像：样品7在旋转角度为360°时的正弦图与重建图像：（3）样品6在步进角度由1°变为3°后的图像对比：样品7在步进角度由1°变为3°后的图像对比：（4）样品6在步进角度6°时的图像：样品7在步进角度6°时的图像：（5）样品6改变参数矩阵为256×256样品6改变参数矩阵为512×512样品7改变参数矩阵为256×256样品7改变参数矩阵为512×5123.迭代重建实验（1）重建方法选择“ART”，设置迭代次数为2和10的重建对比：（2）重建方法选择“ART”，设置迭代因子为0.1和1重建对比：4.扇形束数据采集：①在“Fan Beam Scan Mode”下，对样品1（上）和样品2（下）的扫描结果：②在“Fan Beam Scan Mode”下，对样品3（上）和样品4（下）的扫描结果：5.扇形束采集参数的影响（1）样品2在源心距为250mm和500mm时的正弦图与重建图像：（2）样品6在源心距为250mm和500mm时的正弦图与重建图像：样品7在源心距为250mm和500mm时的正弦图与重建图像：(3)样品6在源头距为250mm，步进角度由1°变为3°的图像对比：样品6在源头距为500mm，步进角度由1°变为3°的图像对比：(4) 样品6在源头距为250mm，设置步进角度6°：样品7在源头距为500mm，设置步进角度6°(5)样品6在探测器对应角度为0.5°和2°的图像对比：6.笔形束的重建方法比较旋转角度为360°时，分别用不带滤波的反投影法（Nonfilter BP，左图）、滤波反投影（FBP，中图）、迭代重建法（ART，右图）重建的图像如下：可见，滤波反投影法的重建效果最好。
X-CT投影数据的建模与仿真验证
X-CT投影数据的建模与仿真验证张剑飞;刘同双【期刊名称】《计算机仿真》【年(卷),期】2012(29)10【摘要】虚拟X-CT仿真系统是研究CT技术的重要工具和手段,研究成果的可靠性依赖于虚拟仿真系统的准确性和适用性,为了开发更接近于真实X-CT的虚拟系统,提出了一种新的投影数据仿真模型.仿真模型中引入了多能谱、散射、光电噪声、探测器量子效率、光电转换效率和探测器单元尺寸等特性,对投影数据进行建模后,采用基于希尔伯特变换的滤波反投影重建算法进行CT图像重建,实验结果表明,提出的投影数据仿真模型对仿真过程中可能出现的硬化、散射和噪声问题进行了有效的处理,能够准确、真实地反应CT成像过程.%Virtual X - ray CT is an important tool and means for CT techniques research. Reliability of the research work depends on the accuracy of virtual CT simulation. In order to develop virtual CT system that much more close to real CT, a computer simulation model for X - CT projection data was presented in this paper. The model incorporates poly - chromaticity, scatter, quantum and electronic noise, the detective quantum efficiency, photoelectric conversion efficiency of detector and other attributes of CT system. After modeling the projection data, filtered back projection based on Hilbert transform was adopted to reconstruct CT image. Experiments demonstrate that our model can effectively simulate beam - hardening, scatter and noise, and reflect the CT imaging procedure accurately and realistically.【总页数】5页(P34-37,309)【作者】张剑飞;刘同双【作者单位】齐齐哈尔大学计算机与控制工程学院,黑龙江齐齐哈尔161006;齐齐哈尔第一医院设备科,黑龙江齐齐哈尔161000【正文语种】中文【中图分类】TP391.9【相关文献】1.X-CT投影数据硬化校正技术 [J], 马晨欣;江桦;闫镔2.连续能谱X-CT投影仿真算法 [J], 陈平;潘晋孝;刘宾3.飞行仿真动态数据验证的时序建模方法 [J], 李鹤;吕岩;李国辉4.雷达侦察数据的建模与仿真验证研究 [J], 石紫璇;顾浩;朱士龙5.适用于故障指示器线路故障定位功能验证的仿真建模及验证 [J], 刘霡因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
X-CT图像重建仿真实验
X-CT图像重建仿真实验
项目功能：
利用Mimics V10.0软件进行下颌骨三维重建，该软件在基础医学教学、术前模拟等领域的开发应用提供数字模型。
项目功能主要功能：利用16排螺旋CT的薄层扫描技术，对人体的下颌骨连续断层扫描，Mimics直接读入Dicom格式原始图像，采用各种模型处理技术，获得下颌骨新蒙罩，以该新蒙罩为基础将所选取的阈值范围内的相邻像素连接并重组成图像后获得三维实体模型，得到表面轮廓重建模型。
项目流程：
（1）点击file，打开工程project，选择下颌骨影像数据集，加载下颌骨数据打开；
图2.2.3下颌骨影像加载界面
（2）操作界面设置正确的方位（前后左右上下），选择在右上侧三角按钮，新建new mask，并根据相应的分割效果设置合理阈值，使CT影像中的下颌骨目标轮廓突显出来。
图2.2.4阈值选择和下颌骨显示
（3）选择黑色三角按钮内的calculate 3D或者直接点击其旁边的按钮，在弹出的对话框中选择calculate，对CT图像进行阈值分
割。
图2.2.5利用阈值分割下颌骨
项目效果：
对分割的结果进行3D面绘制重建，效果如下：
图2.2.6下颌骨面绘制重建
Mimics是应用于数字医学的一个计算机软件， 通过利用3D蒙罩技术，选择适当的阈值进行分割，最后进行3D面绘制重建，学生深刻了解3D重建的临床意义，为基础医学教学、术前模拟等领域的开发
应用提供数字模型。
实验二CT重建实验报告
实验二 CT图像重建实验一、实验目的：通过编写CT图像重建程序，进一步熟悉CT重建过程，同时加强图像处理程序的编程训练。
二、实验软件：VC++三、实验要求1．递交整个程序的执行程序和源程序。
2．要求本小组承担部分的算法原理，列出主要程序段并给出相应说明，对实验结果进行分析。
四、算法原理及结果分析：1. CT重建原理为：在CT成像中，物体对X线的吸收起主要作用，在一均匀物体中，X线的衰减服从指数规律。
在X线穿透人体器官或组织时，由于人体器官或组织是由多种物质成分和不同的密度构成的，所以各点对X线的吸收系数是不同的。
将沿着X线束通过的物体分割成许多小单元体（体素），令每个体素的厚度相等(l)。
设l足够小，使得每个体素均匀，每个体素的吸收系数为常值，如果X线的入射强度I0、透射强度I和物体体素的厚度l均为已知，沿着X线通过路径上的吸收系数之和μ1＋μ2＋……＋μn就可计算出来。
为了建立CT图像，必须先求出每个体素的吸收系数μ1、μ2、μ3……μn。
为求出n个吸收系数，需要建立如上式那样n个或n个以上的独立方程。
CT成像装置从不同方向上进行多次扫描，来获取足够的数据建立求解吸收系数的方程。
吸收系数是一个物理量，它是CT影像中每个像素所对应的物质对X线线性平均衰减量大小的表示。
再将图像面上各像素的CT值转换为灰度，就得到图像面上的灰度分布，就是CT影像。
CT重建过程可以采用直接反投影和卷积反投影来实现。
卷积反投影重建图像时，先把由检测器上获得的原始数据与一个滤波函数进行了卷积运算，得到各方向卷积的投影函数；然后再把它们从各方向进行反投影，即按其原路径平均分配到每一矩阵元上，进行叠加后得到每一矩阵元的CT值；再经过适当处理后就可以得到被扫描物体的断层图像，卷积反投影可消除单纯的反投影产生的边缘失锐效应，补偿投影中的高频成分和降低投影中心密度，并保证重建图像边缘清晰和内部分布均匀。
2. 整个程序的结构为：◆产生sleep logan 模型◆产生反投影数据◆卷积反投影编程在photostar 平台下进行。
实验二CT重建实验报告
实验二CT重建实验报告一、实验目的1.了解CT重建的基本原理；2.熟悉医学图像处理软件ImageJ的使用方法；3.掌握CT重建算法的实现过程；4.验证重建算法的正确性。
二、实验原理实验中使用的CT重建算法有多种，本实验选择了最基本的滤波反投影算法。
该算法首先对投影数据进行滤波处理，然后通过逆Radon变换得到重建图像。
三、实验步骤1.准备工作a.从CT设备上获取一系列X射线投影图像；b.使用软件ImageJ导入投影数据；c.调整图像的对比度和亮度，尽可能提高图像质量。
2.投影数据的滤波a.选择合适的滤波函数，如Ram-Lak函数或Shepp-Logan函数等；b.对每一条投影数据进行滤波处理，得到滤波后的投影数据。
3.逆Radon变换a.根据滤波后的投影数据，使用逆Radon变换算法得到重建图像；b.重复上述步骤，得到所有投影的重建图像；c.将所有重建图像叠加起来，得到最终的重建图像。
4.结果分析a.使用ImageJ软件查看重建图像，观察图像的清晰度和准确性；b.与原始图像进行对比，验证重建算法的正确性。
四、实验结果经过上述步骤，得到了一幅重建图像。
通过ImageJ软件的查看，发现重建图像清晰度较高，能够明显显示出被检对象的内部结构。
与原始图像进行对比，可以发现重建图像与原始图像基本吻合，验证了重建算法的正确性。
五、实验总结本实验通过实际操作CT重建的流程，深入理解了CT重建的基本原理和算法。
通过使用ImageJ软件进行图像处理，掌握了图像的调整和分析方法。
通过与原始图像进行对比，验证了重建算法的正确性。
在实验过程中，需要注意调整图像的对比度和亮度，以提高图像质量。
此外，选择合适的滤波函数也是重建的关键步骤，不同的滤波函数对图像质量有很大影响，需要根据具体情况进行选择。
本实验在CT重建实验中使用了最基本的滤波反投影算法，实际应用中还有更复杂的算法和技术。
进一步深入研究和了解这些算法和技术，将有助于提高CT重建的准确性和图像质量。