研究目的
开发一种多有限角度（MLA）采样方案和多方向全变分最小化（MDTVM）方法，用于从不完整投影中实现精确的CT重建，在抑制阴影伪影的同时降低X射线辐射剂量或扫描时间。
研究成果
MLA采样方案通过减少管电压或准直器频繁切换的需求，并降低与有限角度采样相比的数据相关性，有效平衡了技术实施复杂度与CT重建难度。专为MLA CT设计的MDTVM方法通过增强多方向稀疏性，比TVM更能抑制阴影伪影。数字体模和真实数据的实验表明，MDTVM能获得边缘更清晰、伪影更少的更高图像质量，但完全消除伪影和参数优化仍需改进。未来工作应聚焦于引入额外先验知识、扩展至三维情况以及开发自适应参数选择方法。
研究不足
MLA采样需要较大的扫描角度范围，在空间受限的环境中可能难以实现。重建参数（如σ、NMDTV）基于目视检查手动选择，缺乏自适应方法。由于投影不完整，阴影伪影虽有所减弱但未完全消除。若无额外先验知识，该方法性能受限，图像仍可能出现形变。计算成本随方向数量（NMLA）增加而上升，不过并行计算可缓解此问题。
1：实验设计与方法选择：
研究设计了MLA采样方案和MDTVM重建方法，通过迭代重建方法（SART、TVM、MDTVM）进行模拟与真实实验，并基于RMSE、PSNR和SSIM等性能指标进行比较。
2：样本选择与数据来源：
使用数字体模（FORBILD头部体模和NCAT体模）及齿轮样本的真实CT投影数据，投影数据在特定角度范围（如NMLA=3时的0°–30°、120°–150°、240°–270°）内采集。
3：0°、120°–150°、240°–270°）内采集。 实验设备与材料清单：
3. 实验设备与材料清单：个人计算机（8.0 GB内存，2.8 GHz CPU，NVIDIA Quadro K620显卡）、MATLAB 2014b、Microsoft Visual C++ 2010，以及配备探测器阵列（553单元）、X射线源和转盘的圆形扇束CT系统。
4：0 GB内存，8 GHz CPU，NVIDIA Quadro K620显卡）、MATLAB 2014b、Microsoft Visual C++ 2010，以及配备探测器阵列（553单元）、X射线源和转盘的圆形扇束CT系统。 实验流程与操作步骤：
4. 实验流程与操作步骤：采集或模拟含噪声的投影数据（模拟中添加高斯噪声），采用SART、TVM和MDTVM算法进行迭代重建，参数（如σ、NMDTV）通过经验设置，图像质量通过视觉和定量方式评估。
5：数据分析方法：
计算性能指标（RMSE、PSNR、SSIM），分析图像剖面和局部细节以评估伪影抑制和边缘清晰度。
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Personal Computer
Not specified
Not specified
Used for running simulation and reconstruction algorithms (MATLAB, C++ code).
-
MATLAB
2014b
MathWorks
Software for implementing and running reconstruction algorithms.
-
Microsoft Visual C++
2010
Microsoft
Compiler for coding time-consuming parts of the algorithms with mexfunction.
-
Detector
Equal spaced line array with 553 units
Not specified
Used in the circular fan-beam CT system to acquire projection data.
-
X-ray Source
Not specified
Not specified
Generates X-rays for CT scanning.
-
Turntable
Not specified
Not specified
Rotates the specimen during CT scanning.
-
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