1、阵列信息重建技术及其应用,一、什么是信息重建技术,信息重建是基于所获取和恢复信息特征的方法之一。主要利用信息自身特征、信息间的关联特征通过处理获取更多的信息实现凸现信息内涵和信息有效利用的目的。,What 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 dimensio
2、n object can be reconstructed from the infinite set of projection data”. The First CT: 1973 in the U.S. 4 minutes scan, thickness of 10mm,Concept of CT,Getting the shape by back projection of the projection data. For example, outward view is the quadrangle = it is the cylinder,CT Algorithm,Basic pri
3、nciple of CT -Reconstruction of 2 dimension image-,Simple Backprojection,Projection Data,Blur,x,y,line integral value of the absorption coefficient,Basic principle of CT -Reconstruction of 2 dimension image-,Filtered Backprojection,Projection Data,x,y,x,Multidirectional Backprojection,Reconstruction
4、 process,Reconstruction process,Data acquisition at angle : 0 180 degree,Obtain F(u,v) and then 2D IFFT - reconstruction,Radon Transform is equivalent to Filtered backprojection !,Example of Simulation,Model Image,Simple Backprojection,Filtered Backprojection,计算机层析（Computed Tomography）,射线层析（医学、工业CT、
5、幅度、相位重建） 核磁共振（MRT） 电磁层析（ECT、ERT） 序列信号重建 阵列信号重建,工业产品特征CT,电磁、电容（ECT、ERT）层析成像（过程层析PCT）,正电子发射计算机断层扫描PET简介,PET是核医学发展的一项新技术，代表了当代最先进的无创伤性高品质影像诊断的新技术，是高水平核医学诊断的标志。主要被用来确定癌症的发生与严重性、神经系统的状况，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药物，放射性药物在病人体内释出讯号，而被体外的PET扫瞄仪所接收，继而形成影像， 可显现出器官或组织（如肿瘤）的化学变化，指出某部位的新陈代谢异于常态的程度。,PET的物理基础,
6、正电子放射性核素通常为富质子的核素,它们衰变时会发射正电子。原子核中的质子释放正电子和中微子并衰变为中子：正电子的质量与电子相等，电量与电子的电量相同，只是符号相反。通常正电子（）衰变都发生于人工放射性核素。,正电子湮灭,正电子湮灭前在人体组织内行进1-3mm 湮灭作用产生: 能量（光子是511KeV） 动量 同时产生互成180度的511 keV的伽玛光子。,正电子湮灭,正电子湮灭,PET影像的设备,正电子核素设备 正电子示踪计设备 PET影像获取,回旋加速器,放化标记设备,PET影像系统,PET的数据采集,正电子湮灭作用产生的湮灭光子同时击中探测器环上对称位置上的两个探测器。 每个探测器接收
7、到光子后产生一个定时脉冲，这些定时脉冲分别输入符合线路进行符合甄别，挑选真符合事件 符合线路设置了一个时间常数很小的时间窗（通常15ns），同时落入时间窗的定时脉冲被认为是同一个正电子湮灭事件中产生的光子对，从而被符合电路记录。时间窗排除了很多散射光子的进入。,PET的数据采集,PET的探测环,X-Y平面为PET的横断面，与探测环平面平行。 Z轴是PET的长轴，与探测环平面垂直。,PET的探测环,PET断层图像,PET三维重建图像,PET的2D和3D采集模式,*2D采集时探头环与环之间放置栅隔（septa）。 *栅隔由铅或钨等重金属屏蔽材料制成，防止错环符合事件发生。 *3D采集收进环间栅隔，
8、系统会记录探测器之间任何组合的符合事件。,PET的2D和3D采集模式,完全3D重建,二步重建算法（二次投影）： *2D平面重建 *通过前向投影获得斜截面视图 *完成投影平面的3D重建,3D采集的重组方式,转换3D数据为一组2D正弦图 *可用2D重建方法重建3D数据 *加速3D重建时间 *可将2D迭代算法用于3D重建,PET影像的重建,反向投影法(FBP) 迭代重建法(EM，OSEM),PET影像的重建,2D影像重建,2D影像重建是PET影像重建的基础,把各方向投影数据组成正弦图，每个投影为正弦图的一行,PET影像的重建,反向投影重建,其结果得到带有星状伪迹的图像,PET影像的重建,滤波反投影重
9、建,用滤波函数把反向投影重建图像的星状伪迹去除,其结果得到较精确的重建,重建,二、重建技术,优化布阵 数据获取 重建技术 反射、散射校准 不完全数据重建 走时、幅度、相位重建 多谱融合重建,信息特征,幅度/能量 频率/相位 幅值相位融合重建,三、阵列重建可视化应用,混凝土结构测量（电、磁法） 物体结构探测 无线通信网络预警 复合地质结构重建,3.1 内部结构混凝土测量,相关技术,阵列传感器技术（瞬态电磁、电容） 阵列规则化技术 瞬态记录技术 信息重建与可视化技术 动静态标定试验技术,3.2 多介质弹性波阵列重建,复合阵列传感器技术（声、振动、加速度、压力） 定位技术 信息传输地质性能测试与反演 阵列规则化技术 信息重建与可视化技术,结束语,阵列信息重建是获取和利用多维时空信息的重要技术之一，随着传感器网络的发展，阵列信息重建技术的应用利用已从工业、医学应用走向了深空探测、遥感遥测、地质勘探、海洋勘探等越来越宽广的领域。,
