较直接反投影与R——L和S——L滤波方法的重建结果;

实验三 CT重建原理

一、实验目的

1、利用CTSim软件生成投影数据，并采用滤波反投影算法重建；

2、对仿真数据与实际图像数据实现滤波反投影重建，加深对CT成像过程及原

理的理解。

二、实验内容

1、利用CTSim软件生成投影数据；

2、对人脑体模仿真数据与实际的CT图像数据进行滤波反投影重建实验，比

较直接反投影与R——L和S——L滤波方法的重建结果；

3、分析不同视角条件下各种重建的结果；

4、分析噪声对各种滤波反投影重建方法的影响，比较各种滤波反投影重建

方法的抗噪能力；

5、计算重建误差。

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0.02，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。

B、完成CTSim模拟软件生成Shepp-Logan图的平行束投影数据；

1、由于生成Shepp-Logan图的平行束投影数据和前面A中的步骤基本类

似，只是选择的模拟图像不同而已，故在此不再一一列出步骤。

C、生成仿真数据，并进行重建

1、在仿真软件中，有很多可以选择的选项，比如在扫描数据时，选择Process，

选择Projection Parameters，在这个对话框里面，Geometry选项是用来选择

投影的方式的，一共有三种选择的方式，如图：

图13 投影方式的选择

2、同样在图像重建时，可以选择不同的滤波方式，重建的图像进行滤波，选择Reconstruct，选择Filted Backprojection，在对话框中有Filter选项，其中包含四种滤波方式可供选择，如图所示：

图14 滤波方式的选择

3、重建误差的计量可以使用软件自带的相减，在Image选项下面，点击subtract，可以获得重建后的图像与原始图像之间的差值，如图：

图15 图像之间的相减

四、实验结果

A、椭圆平行束投影

图16 椭圆平行束投影及其重建图像

图17 采用Projection方式图18 时域的采样参数

时的数据采集过程

图19 椭圆投影数据的分析直方图

B、Shepp-Logan图的平行束投影

图20 Shepp-Logan图平行束投影及其重建图像

图21 数据采集过程图22 时域的采样参数

图23 Shepp-Logan图投影数据的分析直方图

结果分析：

由图19和图23的投影数据的分析可知，它们的统计直方分布图还是有明显区别的，这是因为Shepp-Logan的图像更复杂，厚度更大，因此，X射线通过后的衰减程度也是不一样的。在椭圆的统计直方图数据中，只有在0.3处，有一个峰值，而在Shepp-Logan中，在0.05到0.15之间有两个峰值。

同时，从重建中的图像中可以看出，与原来的图像相比较，还是存在一定的噪声干扰的，在后期的数据处理中应该加入一定滤波技术，使图像更加清楚地展示。

C、椭圆数据

1、首先，利用模拟软件进行椭圆的不同投影方式下的数据采集：

图24 采用软件自带的三种投影方式：平行束投影、等角投影和等线投影，得到的K空间的图像

2、三种不同的投影方式在同一种滤波方式：Bandlimit滤波，下得到的重

建图像以及重建误差，如图：

图25 投影数据（第一行）、重建图像（第二行）、重建误差（第三行）

3、三种不同的投影方式在同一种滤波方式：hamming滤波，下得到的重建

图像以及重建误差，如图：

图26 投影数据（第一行）、重建图像（第二行）、重建误差（第三行）4、三种不同的投影方式在同一种滤波方式：hanning滤波，下得到的重建图像以及重建误差，如图：

图27 重建图像（第一行）、重建误差（第二行）

5、三种不同的投影方式在同一种滤波方式：Cosine滤波，下得到的重建图像以及重建误差，如图：

图28 重建图像（第一行）、重建误差（第二行）

D、Shepp-Logan图

1、首先，利用模拟软件进行的不同投影方式下的数据采集：

图29图24 采用软件自带的三种投影方式：平行束投影、等角投影和等线投影，得到的正弦图

2、三种不同的投影方式在同一种滤波方式：Bandlimit滤波，下得到的重

建图像以及重建误差，如图：