任意轨迹CT成像：迭代重建算法的探索与应用

"任意扫描轨迹下的迭代重建算法的研究 .pdf" 这篇论文主要探讨的是在工业CT成像中的一个关键问题——如何解决由复杂工件特性导致的投影数据缺失和不完备性。作者刘华、陈平和潘晋孝提出了一个新的方法，即通过采用任意扫描轨迹并设计相应的迭代重建算法来改善这一状况。 在工业CT（Computed Tomography）成像中，传统的扫描方式通常是采用圆形轨迹，但这在面对具有复杂形状、结构和组分的工件时，可能会导致射线能量与工件的有效厚度不匹配，进而产生投影数据的缺失。这种数据不完整性会严重影响CT图像的重建质量和精度。 论文的核心贡献在于两个方面：首先，它建立了任意扫描轨迹的投影几何模型。这一步是通过对空间几何的深入理解和应用，精确地描述不同轨迹下的投影矩阵，从而克服了常规圆形轨迹的局限性。投影矩阵是将三维物体转化为二维投影的关键数学工具，其准确性直接影响到重建结果的质量。 其次，论文研究了一种适用于任意轨迹的迭代重建算法。在传统的重建算法中，如滤波反投影（Filtered Back-Projection, FBP），假设扫描轨迹是固定的，但在实际应用中，非标准轨迹更为常见。因此，迭代重建方法允许对扫描轨迹进行无约束化处理，适应各种可能的轨迹形状。这种方法的关键在于通过反复迭代更新图像估计，逐步逼近真实物体的图像，从而提高重建图像的准确性和清晰度。 论文通过小锥角、大锥角以及板状物体的成像仿真实验验证了该算法的性能。这些实验旨在模拟不同类型的工件和扫描条件，结果显示，采用任意轨迹的迭代重建算法可以显著减少投影数据的缺失，提高CT图像的重建质量，特别是在处理异型工件时，其优势尤为明显。 关键词涵盖了“任意轨迹”、“迭代重建”和“投影矩阵”，表明研究的重点在于探索新的扫描策略和重建算法，以提升工业CT成像在处理复杂工件时的能力。这篇论文对于推动CT技术的发展，特别是对于解决因扫描轨迹限制而产生的成像难题，具有重要的理论和实践意义。