工业CT窄角扇束卷积反投影并行图像重建研究

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能检测大型工业构件的高能X射线工业CT机对航空、军工等领域有着明显的重要性。工业CT机检测对象为大型工业构件并且要求高分辨率时,图像重建的像素点阵巨大,计算量大大增加,从而图像重建时间过长。本论文提出用在工作站机群上的多机并行工作的并行图像重建解决高能X射线工业CT机的快速图像重建问题。 本论文介绍了工业CT和图像重建的基本理论、基本原理等有关内容,包括扫描方式和图像重建算法。采用高能直线加速器作为射线源的高能X射线工业CT机多采用窄角扇束扫描方式,其图像重建属窄角扇束扫描方式下的图像重建。本文在比较了各种算法后,采用卷积反投影算法作为并行图像重建的算法。卷积反投影算法的过程中存在并行性,其重建图像质量较好,重建速度较快,是精度与效率得到兼顾的一种算法。 本论文将窄角扇束扫描看成是多探头的平行束扫描。对于窄角扇束扫描方式,把窄角扇束重排成平行束,再由平行束卷积反投影重建算法来重建图像,是把扫描的高效率和重建方式的简便易行很好的结合起来。本论文对窄角扇束卷积反投影算法进行了并行性分析,指出把图像重建任务分解为多个子任务并行工作,并在工作站机群上讨论了窄角扇束的分解、重排、平行束卷积反投影图像重建、图像合成的并行实现。本论文采用窄角扇束卷积反投影图像重建在工作站机群上的并行实现能解决高能X射线工业CT机的快速图像重建问题,并行图像重建的速度与参与并行实现的工作站数有关。另外基于工作站机群的高性价比、高扩展性、开发和使用上的方便灵活性等种种优点,选择工作站机群作为并行实现环境,还能降低图像重建的开发和应用成本,对提高高能X射线工业CT机的性价比具有重要意义。
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