3D iterative image reconstruction algorithms for industrial applications

• Autorzy: Chlewecki W. , Rogala T. , Brykalski A.

Warianty tytułu

PL

Trójwymiarowe iteracyjne algorytmy rekonstrukcji obrazu w zastosowaniach przemysłowych

• Konferencja: Modelowanie w mechanice/Sympozjum [XLIV; 2005; Gliwice; Polska]
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The importance of fully 3D iterative image reconstruction algorithms in medical and industrial tomography is currently increasing. When only moderate amount of noisy data is available iterative methods, however slower, are said to deal better with measurement shortcomings then analytical algorithms. Iterative algorithms studied here approximate the image as linear combination of limited set of basis functions. In the paper two iterative image reconstruction methods were evaluated. These were Algebraic Reconstruction Technique (ART) and Simultaneous ART (SART) in the context of volumetric imaging with cone beam geometry of ray integrals. The basis functions used were Generalized Kaiser-Bessel windows functions (blobs). Initial results allow claiming that SART with blobs produces less noisy images, which are also more visually appealing, than ART with blobs but at the cost of decreased accuracy and spatial resolution.

PL

Tomografia komputerowa znajduje zastosowanie w wielu różnorodnych dziedzinach nauki, miedzy innymi badaniach nieniszczących i tomografii procesowej. Umożliwia ona rekonstrukcji rozkładu przestrzennego pewnej wielkości fizycznej. Procedury rekonstrukcji mogą być podzielone na dwie grupy: metody analityczne i iteracyjne. Procedury iteracyjne rekonstrukcji obrazów opierają się na rozwiaząniu układu równań liniowych. Taki uklad jest często nieokreślony, co jest spowodowane brakiem możliwosci uzyskania dostatecznej liczby pomiarów. Dlatego też stosowane są metody, które aproksymują obraz wynikowy jako kombinację liniową pewnych funkcji bazowych. W niniejszej pracy porównane są dwie podstawowe metody rekonstrukcji: ART (ang. Algebraic Reconstruction Technique) oraz SART (ang. Simultaneous ART) z wykorzystaniem funkcji Kaisera-Bessela jako funkcji bazowych. Algorytmy te poszukują optymalnego rozwiązania wykorzystując tzw. wsteczne projekcje (ang. forward and backward projections), aż do osiągniecia zbieżności. Wykorzystywane dane testowe reprezentują, proste trójwymiarowe obiekty, typowe dla zastosowan tomografii w badaniach nieniszczących. Projekcje zostały wygenerowane z użyciem symulatora programowego. Wyniki rekonstrukcji z zastosowaniem obu procedur są porównane, z uwzględnieniem artefaktów wynikających z ograniczeń procesu obrazowania jak np. liczba dostępnych projekcji.

Słowa kluczowe

EN

3D iterative image reconstruction algorithms; algebraic reconstruction technique; simultaneous ART

PL

trójwymiarowe iteracyjne algorytmy; rekonstrukcja obrazu; technika algebraicznej rekonstrukcji; simultaneous ART

• Wydawca: Wydawnictwo Katedry Mechaniki Stosowanej
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe Katedry Mechaniki Stosowanej / Politechnika Śląska
• Rocznik: 2005
• Tom: z. 29
• Strony: 39--44
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz.

Twórcy

autor

Chlewecki W.

• Instytut Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Politechnika Szczecinska, 71-126 Szczecin, ul. 26 Kwietnia 10 tel. [phone]

autor

Rogala T.

• Instytut Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Politechnika Szczecinska, 71-126 Szczecin, ul. 26 Kwietnia 10 tel. [phone]

autor

Brykalski A.

• Instytut Elektroniki Telekomunikacji i Informatyki Politechnika Szczecinska, 71-126 Szczecin, ul. 26 Kwietnia 10 tel. [phone]

Bibliografia

• [1] Rao D.V., Cesareo R., Brunetti A. and Gigante G.E.: Computed tomography with image intensifler: potential use for nondestructive testing and imaging of small objects. NDT&E International 2000, vol. 33, pp. 523-530.
• [2] Censor Y.: Finite series-expansion reconstruction methods. Proceedings of the IEEE 1983, no. 3, vol. 71, pp. 409-419.
• [3] Chlewicki W., Badea C. and Pallikarakis N.: Cone based 3D reconstruction: A FDK- SART comparison for limited number of projections. Proc. MEDICON, Pula, Croatia, Jun 12-15, 2001, pp. 495-497.
• [4] Jacobs F. and Lemahieu I.: Iterative image reconstruction from projections based on generalised Kaiser-Bessel window cunctions. Proc. 1st World Congress on Industrial Process Tomography, Buxton, Greater Manchester, April 14-17, 1999, pp. 427-432.
• [5] Mueller K., Yagel R. and Wheller J.J.: Fast implementations of algebraic methods for the 3D reconstruction from cone-beam data. IEEE Transactions on Medical Imaging 1999, no. 6 , vol. 18, pp. 538-547.
• [6] Lewitt R. М.: Alternatives to voxels for image representation in iterative reconstruction algorithms. Physics in Medicine and Biology 1992, no. 3, vol. 37, pp. 705-716.
• [7] Mueller K., Yagel R. and Wheller J.J.: Anti-aliased three-dimensional cone-beam reconstruction of low-contrast objects with algebraic methods. IEEE Transactions on Medical Imaging 1999, no. 6, vol. 18, pp. 519-537.
• [8] Muller-Merbach, J.: Simulation of X-ray projections for experimental 3D tomography, Linkoping University, 1996.
• [9] Tillack G.R., Nockeman C., and Bellon C.: X-ray modeling for industrial applications. NDT&E International 2000, vol. 33, pp. 481-488