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投影几何对规则形状已有系统办法,圆柱(认为内部是均匀的)一条射线沿S方向穿透物体,投影轴与X轴夹角为θ,建立s、t坐标系,(t,s)与(x,y)关系如下式:物理上X射线到人体有个衰减过程:u(x,y)为x,y点的衰减Nin:入射X射线()强度Nd:X射线穿透物体后被检测到的射线强度u(x,y):反映了人体各部组织的性质,在空间上的分布就形成了人体各部组织的图象,所以u(x,y)实质上反映了图象灰度分布f(x,y)8.2基本原理:对图像函数f(x,y)付氏变换:当v=0时,此结果推广到一般情况下:每一个下P(t)付氏变换后对应于F(u,v)在对应下的剖面值。只要有足够多的P(t)[n个]对应的S(u),就是足够多个F(u,v)的剖面,近而可以逼近F(u,v),反变换即可求得f(x,y)。由付氏变换旋转不变性:得:S(w)=F(w,)=F(u,v)(一般的S(w)=F(u,v)的证明)证:f(t,s)是f(x,y)在t,s坐标上为函数实现流程:极坐标直角坐标8.3滤波——逆投影法极坐标F的付氏反变换:下面的关键问题是如何求得:这里:Pθ(t)已知(可实验测出),只要求得h1(t)即可求Qθ(t)和f(x,y)了。|w|看作另一函数的付氏变换,其反变换是什么?有如下几种近似办法:1、若取|w|≈1,即相当加入了|1/w|滤波,(故|1/w|·|w|=1])|1/w|加入低通滤波,图象变模糊了。2、找一个函数其结果近似|w|:用G(w)=|w|·R(w)R(w)=1|w|<wc0即认为有限带宽(人为限定)若Pθ(t)的采样间隔为τ,则最大wc=1/(2τ)否则将引起混迭。用g(t),间隔τ采样:则g(t)在Pθ(t)采样点上的值g(nτ)为:(这里:t=nτ)此处Pθ(t)及g(t)均为有限带宽函数,用Pθ(kτ)及g(kτ)代表其采样值,用sinC函数插值。[对Pθ(kτ)及g(kτ)]k=0,1…N-1共N个(即实际投影范围有限)3、4.当ε→0时,G(w)≈|w|8.4代数投影变换法f(x,y)重建可用代数法实现,f(x,y)在n×n网格上,每个(x,y)处为常数。一条射线理解为有一定宽度,射线之值可理解为沿线各网格的贡献总和:总数n×n=N。(实际每一射线又经过有限格子,多数aij为0)反复迭代即可求解。8.5图象重建技术的应用主要在放射医疗、工业检测设备中,显示人体(对象)各个部位断层图象。历史:理论源于1917年,奥地利数学家(Radon)所发表的论文。证明了二维或三维物体能够通过其无限多个投影来确定,但限于当时技术条件没能实现。60年代初,计算机技术发展,重建受到重视,不少学者做了卓有成效的研究。其中:英国EMI公司中央研究所工程师Housfield,经四年努力,在1972年研制成诊断头颅用的第一台计算机X线断层摄影装置,这一新设备在1974年5月蒙特利尔(Montreal)召开第一次国际CT会议上,正式命名为“电子计算机断层摄影技术”简称CT。1979年EMI公司又研制出全身CT。1979年这项技术获诺贝尔奖。几代产品(按扫描方式的改进):第一代:单束扫描方式,X射线管与探侧器同步水平直线运动,时间长,一周需4分钟左右。第二代:窄角扇束扫描,张角10~20度,20~30个探测器相配合。扫描时间20秒左右。第三代:广角扇束扫描方式,张角为30度左右,探测器增加到250~350个,射线源和探测器同步旋转扫描,扫描时间可缩短2.5秒。第四代:三代基础上发展,检测器1500个左右,布满整个360。固定不动,X线源旋转扫描。约2秒。第五代:28射线管,0.01秒,1秒内重复60次。目前拓展、超声CT、放射性同位素正电子CT、质子CT。CT其它领域:电子天文学、电子显微镜。