К вопросу получения объемных изображений в рентгеновской компьютерной томографии
Автор: Симонов Евгений Николаевич, Аврамов Денис Витальевич
Рубрика: Инфокоммуникационные технологии и системы
Статья в выпуске: 4 т.15, 2015 года.
Бесплатный доступ
Статья посвящена методам получения объемных изображений в рентгеновской компьютерной томографии. Описан метод томографического исследования, начиная со сканирования объекта исследования измерительной системой - томографом, и заканчивая выводом полученной информации на экран. Приведен анализ существующих методов реконструкции (восстановления) изображений по проекционным данным, включая «классическую» реконструкцию в веерном пучке излучения и трехмерную реконструкцию в конусном пучке излучения. В частности, как самые распространённые, рассматриваются метод обратного проецирования с фильтрацией сверткой при веерной схеме сканирования и алгоритм Фельдкампа при конусной схеме сканирования. Дан сравнительный анализ вычислительных затрат для двумерной и трёхмерной реконструкции. Авторы отмечают, что получение непосредственно трехмерного массива данных при трехмерной реконструкции изображений не только ведет к уменьшению необходимого количества вычислений, но и может эффективно использоваться при дальнейшей обработке и объемной визуализации. Рассматриваются различные методы визуализации трехмерных массивов данных, используемые в рентгеновской компьютерной томографии. Приведены достоинства и недостатки каждого метода. Дано подробное описание алгоритма объемной визуализации (объемного рендеринга) как наиболее предпочтительного метода визуализации трехмерных данных.
Компьютерная томография, трехмерная визуализация
Короткий адрес: https://sciup.org/147155297
IDR: 147155297 | УДК: 519.6 | DOI: 10.14529/ctcr150405
To the question of obtaining three-dimensional images in X-ray computed tomography
The article is devoted to the methods of obtaining three-dimensional images in X-ray computer tomography. The method of tomography is described, beginning with scanning of the object of study measuring system - tomography, and ending with the display of the information received on the screen. The analysis of existing methods of reconstruction (recovery) on the projection image data is given, including “classic” in the reconstruction of fan-beam radiation and three-dimensional reconstruction in a cone beam radiation. In particular, back-projection method of filtering by convolution with the fan pattern scanning and Feldkamp algorithm with the cone pattern scanning scheme are considered as the most common. A comparative analysis of the computational cost for the two-dimensional and three-dimensional reconstruction is given. The authors note that the three-dimensional array of directly obtaining data with three-dimensional image reconstruction not only leads to a reduction in the required number of calculations, but can be effectively used in further processing and volume rendering. Various methods of imaging of three-dimensional data sets used in X-ray computed tomography are considered. The advantages and disadvantages of each method are presented. The detailed description of the algorithm of visualization volume (volume rendering) as the most preferred method of three-dimensional visualization of data is given.
Список литературы К вопросу получения объемных изображений в рентгеновской компьютерной томографии
- Симонов, Е.Н. Физика визуализации изображений в рентгеновской компьютерной томографии/Е.Н. Симонов. -Челябинск: Издат. центр ЮУрГУ, 2013. -479 с.
- Календер, В. Компьютерная томография основы, техника, качество изображений и области клинического использования: пер. с англ./В. Календер. -М.: Техносфера, 2006. -344 с.
- Хермен, Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы реконструктивной томографии: пер. с англ./Г. Хермен. -М.: Мир, 1983 -352 с.
- Лихачев, А.В. Сравнение алгоритма Фельдкампа с алгоритмом синтеза Фурье для трехмерной томографии/А.В. Лихачев//Автометрия. -2006. -№ 1 -С. 88-102.
- Feldkamp, L.A. Practical cone-beam algorithm/L.A. Feldkamp, L.C. Davis, J.W. Kress//Journ. Opt. Soc. Amer. A. -1984. -Vol. 1, iss. 6 -P. 612-619.
- Сорокин, Н.Ю. Повышение скорости реконструкции в трехмерной компьютерной томографии/Н.Ю. Сорокин//Микропроцессорные и цифровые системы. -2008. -№ 3 -С. 102-112.
- Preim, B. Visualization in Medicine Theory, Algorithms, and Applications/B. Preim, D. Bartz. -Elsevier Store, 2007. -652 p.
- Jiang Hsieh. Computed Tomography: Principles, Design, Artifacts, and Recent Advances/Jiang Hsieh. -SPIE PRESS Monograph Vol. PM114, 2003. -557 p.
- Хоружик, С.А. Основы КТ-визуализации. Часть 2. Постпроцессинговая обработка изображений/С.А. Хоружик, А.Н. Михайлов//Радиология -практика. -2011. -№ 4 -С. 52-65.
