[發明專利]一種基于模糊PID控制的X射線層析成像圖像重建方法

在審

• 申請號: 202010632641.4
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN112381902A
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 曹章;王秦璀;徐立軍;高欣;田雨
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00;A61B6/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明設計一種基于模糊PID控制的X射線層析成像圖像重建方法，主要包括以下步驟：首先，利用射線源為扇形束的X射線層析成像系統通過測量得到在不同投影角度下的投影值，把投影值映射到平行束，再由Radon逆變換計算得到初始重建值；然后，上述重建算法作為被控對象，利用該算法反演出的密度分布作為反饋量，通過模糊規則調整PID控制器的參數來修正重建密度值的偏差量，使整個閉環收斂；最后，若迭代次數達到預設迭代次數，則結束迭代并輸出重建結果，否則繼續進行迭代。該方法提出一種將扇形束投影數據映射到平行束中并與閉環控制原理相結合的方法，能有效減小圖像重建誤差，顯著提高圖像重建質量，在X射線成像領域具有實用價值和很好的應用前景。

技術領域

本發明涉及一種基于模糊PID控制的X射線層析成像圖像重建方法，屬于X射線層析成像領域。將扇形束投影數據直接利用Radon逆變換重建后利用點對點映射到平行束中，并與模糊PID閉環控制相結合，該方法通過閉環控制能有效減小重建誤差，顯著提高圖像重建質量。

背景技術

X射線層析成像(X ray Computer Tomography，簡稱XCT)技術的問世是繼射線被發現之后工程界的又一劃時代突破，被公認為20世紀推動人類發展的十大技術之一。XCT從外部對被測物體進行多角度射線掃描，從而準確、直觀的重建出物體橫截面內部組織的分布，極大地增強了人類觀察物體內部結構的能力。該技術以其非入侵性、測量速度快、測量精度高，自1971年首臺XCT機問世以來，廣泛應用于醫學診斷、工業檢測、安全檢查、航空航天和國防軍工等領域。

CT檢測系統最重要的兩個組成部分是硬件系統和軟件算法。硬件系統最重要的組成部分包括射線源、旋轉臺和接收射線的探測器。軟件部分主要包括CT掃描數據獲取、CT圖像重建和CT圖像應用三個方面，其中CT圖像重建是核心。重建算法對重建結果的影響是最直接且巨大的，所以提高CT重建效果的主要方式是優化和改進重建算法。目前常用的重建算法包括解析算法(Analytic Reconstruction，AR)和代數算法(IterativeReconstruction，IR)兩類。