1、1陣列信息重建技術(shù)及其應用2一、什么是信息重建技術(shù) 信息重建是基于所獲取和恢復信息特征的方法之一。主要利用信息自身特征、信息間的關(guān)聯(lián)特征通過處理獲取更多的信息實現(xiàn)凸現(xiàn)信息內(nèi)涵和信息有效利用的目的。3What is the Reconstruct? Mathematical transform to the measured data. Reconstruct n dimension function (image)= projection data of n 1 dimension Radon Transform (1917)“Two dimension and three dimension

2、 object can be reconstructed from the infinite set of projection data”. The First CT: 1973 in the U.S.4 minutes scan, thickness of 10mm4Concept of CTGetting the shape by back projection of the projection data.For example, outward view is the quadrangle = it is the cylinderCTAlgorithm5Basic principle

3、 of CT-Reconstruction of 2 dimension image-Simple BackprojectionProjection DataBlurxyxyline integral value of the absorption coefficient6Basic principle of CT -Reconstruction of 2 dimension image-Filtered BackprojectionProjection DataxyxMultidirectional BackprojectionReconstruction Filter7Reconstruc

4、tion processintensity penetrated: )( intensity,incident : )(ted)reconstruc be (tot coefficienn attenuatio: ),(0 xIxIyxf00),sincos(),( : projectionBack ),( of FFT 1D is ),( e wher ),(21),( : data Filtered)()(ln),(),( : data projectiondyxpyxfXpUPdXeUUPXpXIXIdYyxfXpfjUXf8Reconstruction process),( of FF

5、T-2D is ),( where )0 ,(),( : TransformRadon yxfvuFUFUPData acquisition at angle : 0 180 degreeObtain F(u,v) and then 2D IFFT - reconstructionRadon Transform is equivalent to Filtered backprojection !9Example of SimulationModel ImageSimpleBackprojectionFiltered Backprojection10計算機層析（Computed Tomograp

6、hy） 射線層析（醫(yī)學、工業(yè)CT、幅度、相位重建） 核磁共振（MRT） 電磁層析（ECT、ERT） 序列信號重建 陣列信號重建1112工業(yè)產(chǎn)品特征CT13電磁、電容（ECT、ERT）層析成像（過程層析PCT）14正電子發(fā)射計算機斷層掃描PET簡介 PET是核醫(yī)學發(fā)展的一項新技術(shù)，代表了當代最先進的無創(chuàng)傷性高品質(zhì)影像診斷的新技術(shù)，是高水平核醫(yī)學診斷的標志。主要被用來確定癌癥的發(fā)生與嚴重性、神經(jīng)系統(tǒng)的狀況，及心血管方面的疾病。 使用PET造影，需在病人身上注射放射性藥物，放射性藥物在病人體內(nèi)釋出訊號，而被體外的PET掃瞄儀所接收，繼而形成影像， 可顯現(xiàn)出器官或組織（如腫瘤）的化學變化，指出某部位的

7、新陳代謝異于常態(tài)的程度。15PET的物理基礎(chǔ) 正電子放射性核素通常為富質(zhì)子的核素,它們衰變時會發(fā)射正電子。原子核中的質(zhì)子釋放正電子和中微子并衰變?yōu)橹凶樱?正電子的質(zhì)量與電子相等，電量與電子的電量相同，只是符號相反。通常正電子（）衰變都發(fā)生于人工放射性核素。16正電子湮滅 正電子湮滅前在人體組織內(nèi)行進1-3mm 湮滅作用產(chǎn)生: 能量（光子是511KeV） 動量 同時產(chǎn)生互成180度的511 keV的伽瑪光子。17正電子湮滅18正電子湮滅PET影像的設備正電子核素設備正電子示蹤計設備PET影像獲取回旋加速器放化標記設備PET影像系統(tǒng)20PET的數(shù)據(jù)采集 正電子湮滅作用產(chǎn)生的湮滅光子同時擊中探測器環(huán)

8、上對稱位置上的兩個探測器。 每個探測器接收到光子后產(chǎn)生一個定時脈沖，這些定時脈沖分別輸入符合線路進行符合甄別，挑選真符合事件 符合線路設置了一個時間常數(shù)很小的時間窗（通常15ns），同時落入時間窗的定時脈沖被認為是同一個正電子湮滅事件中產(chǎn)生的光子對，從而被符合電路記錄。時間窗排除了很多散射光子的進入。21PET的數(shù)據(jù)采集22PET的探測環(huán)X-Y平面為PET的橫斷面，與探測環(huán)平面平行。Z軸是PET的長軸，與探測環(huán)平面垂直。23PET的探測環(huán)24PET斷層圖像25PET三維重建圖像26PET的2D和3D采集模式*2D采集時探頭環(huán)與環(huán)之間放置柵隔（septa）。*柵隔由鉛或鎢等重金屬屏蔽材料制成，防

9、止錯環(huán)符合事件發(fā)生。*3D采集收進環(huán)間柵隔，系統(tǒng)會記錄探測器之間任何組合的符合事件。27PET的2D和3D采集模式28完全3D重建二步重建算法（二次投影）：*2D平面重建*通過前向投影獲得斜截面視圖*完成投影平面的3D重建293D采集的重組方式轉(zhuǎn)換3D數(shù)據(jù)為一組2D正弦圖*可用2D重建方法重建3D數(shù)據(jù)*加速3D重建時間*可將2D迭代算法用于3D重建30PET影像的重建 反向投影法(FBP) 迭代重建法(EM，OSEM)31PET影像的重建2D影像重建2D影像重建是PET影像重建的基礎(chǔ)把各方向投影數(shù)據(jù)組成正弦圖，每個投影為正弦圖的一行32PET影像的重建反向投影重建其結(jié)果得到帶有星狀偽跡的圖像33PET影像的重建濾波反投影重建用濾波函數(shù)把反向投影重建圖像的星狀偽跡去除其結(jié)果得到較精確的重建34二、重建技術(shù) 優(yōu)化布陣 數(shù)據(jù)獲取 重建技術(shù) 反射、散射校準 不完全數(shù)據(jù)重建 走時、幅度、相位重建 多譜融合重建35信息特征 幅度/能量 頻率/相位 幅值相位融合重建36三、陣列重建可視化應用 混凝土結(jié)構(gòu)測量（電、磁法） 物體結(jié)構(gòu)探測 無線通信網(wǎng)絡預警 復合地質(zhì)結(jié)構(gòu)重建373.1 內(nèi)部結(jié)構(gòu)混凝土測量38相關(guān)技術(shù) 陣列傳感器技術(shù)（瞬態(tài)電磁、電容） 陣列規(guī)則化技術(shù) 瞬態(tài)記錄技術(shù) 信息重建與可視化技術(shù) 動靜態(tài)標定試驗技術(shù)393.2 多介質(zhì)彈性波陣列重建 復