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预习实验报告CT X页.doc计算机断层成像实验
摘要：计算机断层成像（Computed Tomography,简称CT）是计算机技术、电子技术、 数字化图像重建技术和核技术等相结合的产物。它是在无损状态下获得被检测物体断层的灰 度图像，以其灰度来分辨被检测断面内部的几何结构、材质情况、缺陷种类等，且清晰、准 确的展示出来。本文就重点就CT的数学、物理基础以及其图像重建原理等进行阐述与说明。 这其中就包括一些目前常用的图像重建算法。
关键词：断层成像 CT图像图像重建
引言：1895年，Wilhelm C. Roentgen发现了 X射线，并为夫人拍下了世界上第一张X 片 戴戒指的手掌照片。1967年，Godfrey N. Hounsfield发明了第一台CT设备，能够
从多个角度摄片，采集被摄物体的三维信息，在不破坏物体的情况下观察其内部结构。1970 年代，医院开始使用CT诊断疾病。数十年来，这一伟大技术已经广泛应用于各种领域，例 如医学（组织器官、生理代谢过程成像）、药学（药效检测、新药开发）、材料学（新材料的 开发）、工业（各种器件的质检和探伤）、农业（木材和种子的质检和分析）、工程（建筑材 料内部孔隙度、连通度和渗透性分析）、珠宝（真伪识别和最佳切割方案设计）、考古（化石 的结构和成分分析）等领域。
实验内容
（1） 了解工业CT机的基本结构以及组成部分
（2） 理解计算机断层成像的基本原理
（3） 掌握CT教学实验仪的使用方法
实验原理
1 CT的物理原理和数学基础
CT的物理原理是基于射线与物体的相互作用的原理。一束射线穿过物质并与物质相互 作用后，射线会因吸收或散射而减弱。如图lo减弱的程度与物质的厚度和组成成分（或 吸收系数）有关。
图1射线穿过衰减系数为u长度为t的物体
当入射强度为10的单色射线穿过厚度为I,线性衰减系数为”的物体时，探测器检测到 的射线强度I服从郎伯-比尔定理(Lambert-Beers)确定，即：I = 10以。对于一般的 物体，设f (x,y )为物体被测物体某断面的线性衰减系数的分布函数，当强度为人的
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单色射线穿过物体时，探测器检测到的射线强度I =IOe ，两边取对数，并
令p = lnldl= jf(x, y)dl,称p为射线穿过物体的投影值。可见射线穿过物体的 投影值p是被检物体某断面的线性衰减系数分布函数f(x,y)沿射线路径的线积分值。 所谓图像重建就是如何由各个方向不同位置的投影值来得到线性衰减系数分布函数 f(x,y) o
2 CT图像重建原理
重建的概念
断层图像重建是以扫描检测所得的衰减系数线积分数据集为基础，经过必要数据 校正，按一定的图像重建算法，得到衰减系数具体的二维分布，再将其以灰度形式显示, 从而获得可在计算机屏幕上观察的断层图像。图像重建的关键是重建算法，既要考虑图 像质量，又要注意运算速度。重建算法多种多样，各有特色，主要有两类：变换法及级 数展开法。
图像重建算法原理
A、反投影法
反投影法是第一个用于医学CT的成像算法，该方法是将射线穿过被检测工件断面所 得到的投影值，沿原方向“反投影”到重建区域内沿射线路径上的每一点，并将经过各 点的射线值加起来得到某像素点的值。这就是反投影重建法。该算法实现简单，但从它 的思想