高密度金属引起的双能CT成像精度下降机理及校正技术研究

X ray dual energy CT imaging technology has been widely used in the field of civil aviation security inspection and plays a more and more important role. The presence of high density metal in the package can reduce the imaging accuracy of dual energy CT, which affects the practical application of CT security equipment in civil aviation security. In order to overcome the technical difficulties, this project will study the qualitative and quantitative law of accuracy decline caused by high density metal based on the physical principle of dual energy CT imaging and by means of Monte Carlo simulation and analytical simulation. The technology and correction method for improving the accuracy of imaging will be designed based on the physical model of dual energy CT imaging. This project will provide theory and method basis for the influence of high density metal on the imaging accuracy and effectively improve the detection accuracy of dual energy CT .The research results of this project will be applied to our country's civil aviation security CT equipment, and promote the progress of our country's civil aviation security inspection technology.

X射线双能CT成像技术在民航安全检查领域有着广泛的应用并发挥着越来越重要的作用。检测包裹中高密度金属的存在会降低双能CT的成像精度，这影响了CT安检设备在民航安检中的实际应用效果。为克服该技术难题，本项目拟从双能CT成像的物理原理出发，通过蒙特卡洛仿真和解析仿真相结合的手段，研究高密度金属引起的成像精度下降的定性和定量规律。并通过双能CT成像物理模型分析，设计提高成像精度的技术与校正方法。进而为抑制高密度金属对成像精度的影响提供理论和方法依据，有效提高双能CT的探测精度。本项目的研究成果将应用于我国的民航安检CT装备，促进我国民航安检技术的进步。

X射线双能CT成像技术在民航安全检查领域有着广泛的应用并发挥着越来越重要的作用。检测包裹中高密度金属的存在会降低双能CT的成像精度，与此同时，高密度液体包装也会影响到液体的双能CT探测精度。这些因素影响了CT安检设备在民航安检中的实际应用效果。基于此，本项目对高密度金属引起双能CT成像精度下降机理及校正技术进行了研究。.分析了双能CT成像物理模型的误差，找到了高密度金属引起的双能CT成像精度下降的根本原因。并通过解析仿真手段定性分析了高密度金属对双能CT成像精度的影响。.针对高密度金属引起的条状伪影，提出了基于一种自适应中值滤波的条状伪影校正方法，有效抑制了条状伪影。.针对金属伪影，提出了一种基于高低能断层减影的金属伪影校正方法。.针对高密度金属引起的原子序数解析精度下降，提出了三种解决方法，第一种是基于投影补偿方法的双能金属伪影校正方法，该方法首先利用断层减影法抑制金属伪影，然后对金属之外区域进行正投影，并将此投影乘以一定的权值去补偿金属区域的投影，进而完成双能CT重建。第二种方法是基于迭代重建的成像精度提高方法，迭代过程中金属区域投影不参与迭代运算，进而提高成像精度。第三种方法是基于图像修复的方法，主要是采用criminisi图像修复算法修复金属投影位置的数据，得到不含金属的合理投影数据，进而抑制金属引起的成像精度下降。.而针对高密度包装容器中液体的双能CT高精度探测，提出了一种基于容器特征的原子序数求解精度提高方法。通过分析原子序数与容器尺寸特征的关系，建立对应的函数校正关系，实现等效原子序数误差校正。.针对散射，主要通过蒙特卡洛仿真手段分析了散射信号、散射比的分布特征，以及不同参数的准直器对散射信号的抑制能力等。.本项目研究了高密度金属引起的双能CT成像精度下降的机理，从条状伪影校正、金属伪影校正、原子序数解析精度提高、散射分析与校正等方面给出了一系列的分析结论和有效的解决方法，对促进双能CT成像理论与技术的进步具有重要的科学意义，对提高安检CT设备精度具有重要应用价值。