博士论文-板状构件计算机层析成像系统几何校正及性能研究

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题名	博士论文-板状构件计算机层析成像系统几何校正及性能研究
作者	曹大泉
学位类别	博士
答辩日期	2013
授予单位	中国科学院大学
授予地点	北京
导师	魏龙
关键词	CL 板状构件几何校正空间分辨率（MTF）对比度灵敏度（CDF）
学位专业	粒子物理与原子核物理
中文摘要	CL（Computed Laminography）是一种全新的检测板状构件内部结构或缺陷的断层成像方法。该方法利用微焦点X射线源及平板探测器搭建不同于常规工业CT的非同轴扫描系统，可对板状构件完成层析扫描，并可以达到微米级的空间分辨率。CL成像方法仍然存在一些问题，目前尚未能完全解决，因此有必要进一步深入研究。由于CL系统是高精度断层成像系统，空间分辨率在微米量级，对比度灵敏度需要达到2%，因此需要在搭建系统之前进行详细可靠的物理设计，并在系统搭建完成后对系统几何偏差进行精确的几何校正。高分辨的CL系统的性能评价目前尚没有统一的国际标准，需要对CL系统性能进行深入细致的研究，归纳出CL系统性能的评价方法。本论文首先根据系统平台的预期性能指标（细节分辨率、对比度灵敏度等）进行理论推导及参数计算，并结合Geant4环境下电子打靶及光谱与物质相互作用的蒙特卡洛模拟结果给出CL系统平台的物理设计。根据物理设计选择合适的关键部件，在计算所得的几何参数约束下并搭建平台。对应用于CL系统的两种图像重建算法FBP和ART进行了研究，实现了非同轴扫描方式下以上两种算法的图像重建。利用GPU加速技术完成FBP算法的加速，使其能够工程化地应用于CL系统。对CL系统的几何参数给出了详细的描述，并通过模拟几何投影并重建模拟数据比较了各个参数的精度要求。利用二次投影方法，结合迭代算法精确计算出X光机焦点到探测器的距离。结合小钢珠投影法测量出系统的几个主要几何参数的误差，并完成校正，消除由这些误差引入的几何伪影，提高了图像质量。在系统性能研究方面首先对系统的关键部件X光机和平板探测器进行了详细的性能研究，并针对系统的主要性能指标空间分辨率和对比度灵敏度进行了研究，将针对锥束CT的空间分辨率(MTF曲线)与对比度灵敏度(CDF曲线)的测量方法应用于CL系统的性能研究，给出了系统的空间分辨率及对比度灵敏度。利用自行设计制作的样品测试了系统的细节分辨率。关键词：CL，板状构件，几何校正，空间分辨率（MTF），对比度灵敏度（CDF）
语种	中文
学科主题	粒子物理与原子核物理
公开日期	2016-02-25
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.ihep.ac.cn/handle/311005/210174]
专题	高能物理研究所_核技术应用研究中心_学位论文和出站报告
作者单位	中国科学院高能物理研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	曹大泉. 博士论文-板状构件计算机层析成像系统几何校正及性能研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2013.