共轭梯度算法在高能X光照相密度重建中的应用

高能X光照相的密度重建方法主要有傅立叶变换重建、滤波反投影重建、代数法重建等。本文将共轭梯度算法用于高能X光照相的密度重建。采用了标准的共轭梯度程序并作了修改，可以根据实际需求加入一定的约束条件。该程序在有限数据下也能很好地运行。这种方法将被重建客体的模拟与客体的辐射照相投影联系起来。首先，以已知数据为依据，产生客体的一个初始模型。然后，用射线追踪法模拟这一客体的辐射照相。共轭梯度算法将该辐射照相与实际测量的辐射照相投影做比较找出最大可能解。循环迭代，直到实际测量的和计算得到的辐射照相之间的差别足够小(小到令人满意)。     

X光面光源的尺寸对系统线扩展函数的影响

 在辐射照相系统中，X光源的尺寸是一个影响图像清晰度的重要参数。尤其是在使用高能的X光进行辐射照相时，特殊的照相条件使X光源面积对于系统空间分辨率的影响更为突出。针对这一现象，基于台阶照相法测量系统线扩展函数的理论建立了计算模型，模拟了面光源尺寸对于系统空间分辨率的影响，并说明了提高分辨率应采取的措施。     

高能X射线辐射成像的定量模拟与密度重建

利用蒙特卡罗方法得到的数值图像研究高能X射线辐射成像的密度重建,提出多能X射线源、多材料客体辐射成像的密度重建方法.这种方法不仅能够对包括光源能谱、角分布和尺寸在内的密度重建,而且具有显含质量吸收系数的优点.利用约束共轭梯度算法和变分正则化技术进行法国试验客体的密度重建.结果表明,该方法能够有效地进行高能X射线辐射成像的密度重建,成像光子的能谱效应对于精确的密度重建十分重要.     

摄影技术及其装置

TB853.21 2004064371 X光面光源的尺寸对系统线扩展函数的影响=Influence of X-ray area-source on LSF in radiography system[刊,中]/江孝国(中物院流体物理研究所.四川,绵阳(621900)).谭肇…∥强激光与粒子束.—2004,16(3).—296-300 在辐射照相系统中,X光源的尺寸是一个影响图像清晰度的重要参数。尤其是在使用高能X光进行辐射照相时,特殊的照相条件使X光源面积对于系统空间分辨率的影响更为突出。针对这一现象,基于台阶照相法测量系统线扩展函数的理论建立了计算模型,模拟了面光     

高能质子照相中面密度的测量和不确定性分析

 依据洛斯·阿拉莫斯国家实验室的质子照相概念,通过研究高能质子与物质的相互作用规律,给出了质子照相确定面密度的计算公式及其不确定性分析,阐述了质子照相鉴别材料组分的原理。相对于X光照相,质子通过面密度较大的物体后的通量明显增加,界面探测和密度重建更加准确。研究了多库仑散射和磁透镜系统的色散对质子照相空间分辨率的影响及解决途径。结果表明,高能质子照相在穿透能力、面密度测量、材料的组分识别、空间分辨率等方面都优于X光照相。     

滚边法测量高能X射线源焦斑大小

应用于高能闪光X光照相技术的X射线源焦斑大小是闪光照相装置的关键参数, 直接影响成像的分辨能力。由于高能X射线的强穿透性和强辐射环境, 给焦斑测量带来一定困难。介绍了一种间接测量方法, 采用滚边装置(rollbar)成像得到X射线源的边扩展函数, 微分后得到光源的线扩展函数并计算调制传递函数(MTF), 而后从MTF为0.5所对应的空间频率之值确定出光源的光斑大小。给出了神龙二号加速器电子束聚焦调试实验中得到的X射线焦斑测量结果, 分析影响测量结果的因素并提出了解决方法。     

辐射照相系统中转换屏的分辨率研究

 在高能X光辐射照相系统中，通常使用闪烁体材料的转换屏将X光转换为可见光进行探测。建立了转换屏空间分辨率的计算模型，模拟了转换屏的空间分辨率随屏的厚度、材料及X光子能量的变化关系，为系统的设计提供了参数。     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10％.     

Li-like Fe-L壳层等离子体辐射光谱模拟

利用碰撞辐射平衡和离化平衡下的等离子体X-射线发射谱理论,对铁元素L壳层等离子体,在中高能区电子温度范围内,以碰撞激发、离化、辐射复合和双电子复合等动力学过程为主的Fe24 、Fe23 和Fe22 三离子体系X射线谱进行了理论模拟,得到其X射线光谱图,反映出X射线谱辐射波长、辐射强度同电子温度、密度之间的关系,得到了等离子体诊断所关心的电子温度、密度参量的定性关系.     

高能闪光照相密度测量的LEPM方法

研究了利用高能闪光照相方法实现密度分布测量的技术.根据闪光照相投影成像原理,将成像过程中的非线性成像因素看成一个综合性的非线性算子,利用先验测量的方法该非线性算子的响应曲线,利用该曲线校正成像图像得到待测客体的光程分布图像.采用以最小误差为重建准则的代数重建法,从光程分布图像中重建出照相客体的线吸收系数分布.最后利用相对等效质量吸收系数以及客体总质量不变的约束条件,获得照相客体的空间密度分布.在高能闪光照相实验平台上进行了静态客体的密度测量实验,测量的均方根误差约为10%.     

基于约束共轭梯度的高能闪光照相3维重建算法

 针对高能闪光照相系统成像信噪比低的特点,提出了3维约束共轭梯度算法,该算法基于3维重建理论来重建方程,利用约束共轭梯度法迭代求图像重建的最优解。数值模拟结果表明：采用3维约束共轭梯度算法能有效改善高能闪光照相重建图像轴线噪声大的问题,是一种具有很高抗噪能力的闪光照相图像重建算法。     

基于约束优化的闪光照相图像重建算法

针对闪光照相图像受模糊及噪声影响的问题,提出了一种基于约束优化的闪光照相图像重建算法。该算法建立基于平行束投影的正向成像矩阵,并通过嵌入模糊矩阵表达成像过程中的模糊因素,采用最速下降法求解重建问题。在算法中设计了预优矩阵以提高迭代重建速度,利用客体密度值非负、密度分布分段光滑并含有阶跃性边界的先验知识,设计和采用了非负约束、光滑约束及广义变分边界约束条件。对仿真FTO客体图像及实际闪光照相图像的重建结果表明,基于约束优化的重建算法具有良好的边界保持能力及噪声抑制能力,可以有效提高图像重建质量。     

利用单幅投影图像重建不对称客体密度分布

 针对高能X射线照相系统成像数目受到限制的现状，研究了利用单幅投影图像重建具有部分不对称性结构物体的密度分布的方法，提出了利用图像的对称和不对称信息，并结合先验信息构造多角度投影图像的方法。研制了基于全变分和代数重建技术的3维密度重建程序，并通过仿真实验,定量给出了图像数目对密度重建精度的影响规律。数值仿真结果表明：当投影图像数目达到一定值后，重建密度误差的变化变得很缓慢,重建密度的误差随图像数目的增加而减小，在只有少数投影图像的密度重建时，误差减小较为明显,从性价比的角度来说，10幅图像最佳。     

高能闪光照相中Sobel算子的边缘检测方法

 针对高能闪光照相中投影图像的特点,对数字图像处理中具有代表性的Sobel边缘检测算法进行了分析,发现该算法存在检测出的边缘粗和人为进行阈值的选取会造成边缘点的误判的缺点;为此提出了一种阈值确定方法和基于最大梯度的定位准则算法。改进的算法实测结果表明：该方法有效地解决了Sobel算子检测出的边缘过粗的问题,得到的边缘较细,定位精确,提高了边缘检测精度,可用于高能辐射照相中的边缘提取。     

Monte Carlo simulation and parameterized treatment on the effect of nuclear elastic scattering in high-energy proton radiography

A version of Geant4 has been developed to treat high-energy proton radiography. This article presents the results of calculations simulating the effects of nuclear elastic scattering for various test step wedges. Comparisons with experimental data are also presented. The traditional expressions of the transmission should be correct if the angle distribution of the scattering is Gaussian multiple Coulomb scattering. The mean free path(which depends on the collimator angle) and the radiation length are treated as empirical parameters, according to transmission as a function of thickness obtained by simulations. The results can be used in density reconstruction, which depends on the transmission expressions.     

基于极大似然模型和期望最大化算法的闪光图像重建

针对闪光照相图像低信噪比的特点,研究了带约束的基于极大似然模型和期望最大化算法（ML-EM）的闪光照相图像重建算法。该算法在ML-EM迭代重建算法的基础上,根据闪光照相图像低信噪比的特点及被重建客体具有分段平滑的先验信息,在迭代重建的过程中进行了相应的噪声抑制,抑制了噪声对重建结果的影响,同时很好地保持了客体的边界特征。数值模拟结果表明,基于噪声约束的ML-EM重建算法能取得较好的重建效果。     

基于贝叶斯准则的闪光照相图像重建

 针对闪光照相图像低信噪比的特点,研究了一种带约束的贝叶斯图像重建算法,较好地抑制了噪声对重建结果的影响,同时对细节信号具有较高的保持能力。该算法以贝叶斯重建为基础,在重建过程中考虑了闪光照相图像的受模糊影响比较严重的特点,引入了重建结果具有平滑性的先验信息进行约束,以提高重建结果的信噪比。通过在迭代过程中对重建结果进行平滑性约束以提高重建质量。数值模拟结果表明,该方法在闪光照相图像重建中具有较好的抗噪能力和边界保持能力。