Статья

Название статьи МЕТОД ПОЛУЧЕНИЯ ЛУЧЕВЫХ СУММ ПРИ МОДЕЛИРОВАНИИ УСТАНОВОК ДЛЯ ТОМОСИНТЕЗА НА ОСНОВЕ АЛГОРИТМА БРЕЗЕНХЕМА
Автор О.Ю. Воронков, С.А. Синютин
Рубрика РАЗДЕЛ IV. МЕТОДЫ, МОДЕЛИ И АЛГОРИТМЫ ОБРАБОТКИ ИНФОРМАЦИИ
Месяц, год 06, 2017
Индекс УДК 004.421
DOI
Аннотация Работа посвящена описанию метода и алгоритма компьютерного моделирования процедуры получения трёхмерных лучевых сумм на основе алгоритма Брезенхема в установках для томосинтеза, предполагающего ограниченные углы съёма проекций исследуемого объекта. Приведена краткая историческая справка по томографическим системам, пояснено преимущество веерной схемы съёма данных перед параллельной, раскрыты цели развития томосинтеза наряду с полноценной томографией. Обобщённо изложена конструкция предлагаемой установки, указаны её технические характеристики, описан процесс съёма данных. Вскрыты особенности встроенных функций преобразования Радона и веер-но-лучевого преобразования программного пакета MatLab, не позволяющие использовать их для решения поставленной задачи. Приведены общее описание алгоритма Брезенхема для растеризации векторных прямых, а также полная блок-схема предлагаемого алгоритма получения лучевых сумм на его базе. Продемонстрированы результаты вычислительного эксперимента по получению набора проекций виртуального математического фантома в среде MatLab. Актуальность работы заключается в развитии томосинтеза как более дешёвой, быстрой и безопасной альтернативы томографии, моделирование свойственных которому процессов затруднено по причине отсутствия подходящих готовых программных решений, в связи с чем возникает необходимость в разработке алгоритмов и программ для компьютерного моделирования, адаптированных под поставленные задачи. Научная новизна состоит в адаптации двумерного алгоритма Брезенхема к решению задач томосинтеза и в создании на его основе трёхмерного алгоритма, реализующего полный цикл получения проекций исследуемого объекта в установке для томосинтеза с учётом всех геометрических особенностей последней.

Скачать в PDF

Ключевые слова Томография, томосинтез; лучевые суммы; компьютерное моделирование; ограниченные углы съёма; алгоритм Брезенхема.
Библиографический список 1. Хофер М. Компьютерная томография. Базовое руководство. – 2-е изд. перераб. и доп.
– М.: Мед. лит., 2008. – 224 с.
2. Терновой С.К., Абдураимов А.Б., Федотенков И.С. Компьютерная томография: учеб. пособие. – М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008. – 176 с.
3. Губарени Н.М. Вычислительные методы и алгоритмы малоракурсной компьютерной томографии. – Киев: Наукова думка, 1997. – 328 с.
4. Наттерер Ф. Математические аспекты компьютерной томографии: пер. с англ. – М.: Мир, 1990. – 288 с.
5. Avinash C. Kak, Malcolm Slaney. Principles of Computerized Tombgraphic Imaging. – The Institute of Electrical and Electronics Engineers, Inc., New York. – 337 p.
6. Лихачев А.В. Алгоритмы томографической реконструкции: учеб. пособие. – Новосибирск: НИУ-НГУ, 2013. – 117 с.
7. Изучение методов компьютерной томографии. Метод. Указания к лаб. раб. по курсу «Физические основы получения информации». – Режим доступа: URL: http://dfe.petrsu.ru/ koi/teaching/fopi/lab-tomogr_2015.pdf.
8. Edwin L. Dove. Notes on Computerized Tomography. – Режим доступа: URL: https://www.imt.liu.se/edu/courses/TBMT02/ct/CTNotes.pdf.
9. Москвитин Е.В. Томографическая реконструкция трёхмерного объекта на базе методов томосинтеза // Известия Томского политехнического университета. – 2002. – Т. 305.
– Вып. 5. – С. 31-35.
10. Патент РФ №2510080. Устройство для обработки изображения, способ обработки изо-бражения и среда долговременного хранения информации / Нода Такеси. 21.11.2011.
11. Tsutomu Gomi, Hiroshi Hirano, Masahiro Nakajima, Tokuo Umeda. X-ray digital linear tomosynthesis imaging. – Режим доступа: URL: http://www.scirp.org/JOURNAL/ PaperInformation.aspx?PaperID=5640.
12. Yulia Levakhina. Three-Dimensional Digital Tomosynthesis: Iterative Reconstruction, Artifact Reduction and Alternative Acquisition Geometry. – Springer Vieweg, 2014. – 192 p.
13. Ingrid Reiser, Stephen Glick. Tomosynthesis Imaging. – CRC Press, Taylor & Francis Group, 2014. – 257 p.
14. Hiroshi Hirano. Utility of Tomosynthesis with a Flat-panel Detector – Comparison with MSCT // Medical Now. – 2005. – Vol. 57. – P. 16-23.
15. Grant D.G. Tomosynthesis: a three-dimensional radiographic imaging technique // IEEE Trans Biomed Eng. – 1972. – Vol. 19. – P. 20-27.
16. Дьяконов В.П. MatLab. Полный самоучитель. – М.: ДМК Пресс, 2012. – 768 с.
17. Поршнев С.В. Компьютерное моделирование физических процессов в пакете MatLab.
– М.: Горячая линия-Телеком, 2003. – 592 с.
18. Сизиков В.С. Обратные прикладные задачи и MatLab: учеб. пособие. – СПб.: Изд-во «Лань», 2011. – 256 с.
19. Artyom M. Grigoryan, Merughan M. Grigoryan. Image Processing: Tensor Transform and Discrete Tomography with MATLAB. – CRC Press, Taylor & Francis Group, 2013. – 466 p.
20. Журавель И.М. Краткий курс теории обработки изображений. – Режим доступа: URL: http://matlab.exponenta.ru/imageprocess/book2/47.php.
21. Роджерс Д. Алгоритмические основы машинной графики. – М.: Мир, 1989. – 512 c.
22. Шилдт Г. «Си» для профессиональных программистов. – М., 1989.
23. Алгоритм Брезенхэма. – Режим доступа: URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Алго-ритм_Брезенхэма.
24. Даниил Басманов. Брезенхем и У на страже диагоналей. – Режим доступа: URL: https://habrahabr.ru/post/185086/.
25. Хермен Г. Восстановление изображений по проекциям: Основы реконструктивной томографии: пер. с англ. – М.: Мир, 1983. – 352 с.

Comments are closed.