拉东逆变换
逆Radon变换的定义
的iradon
函数反转Radon变换,因此可以用来重建图像。
如在拉东变换,给定一个图像我
还有一组角θ
,氡
函数可以用来计算Radon变换。
R =氡(I, θ);
这个函数iradon
然后可以调用来重建图像吗我
从投影数据。
IR = iradon(R, θ);
在上面的例子中,投影是从原始图像中计算出来的我
.
但是请注意,在大多数应用领域中,没有形成投影的原始图像。例如,逆Radon变换通常用于断层扫描应用。在x射线吸收断层摄影术中,投影是通过测量辐射在不同角度通过物理标本的衰减来形成的。原始图像可以看作是试件的横截面,其中强度值表示试件的密度。投影是用特殊用途的硬件收集,然后标本的内部图像是由iradon
.这允许对活体或其他不透明物体的内部进行非侵入性成像。
iradon
从平行光束投影重建图像。在平行光束的几何,每个投影是由一组线积分通过图像在特定角度组合而成。
下图说明了平行光束几何如何应用于x射线吸收断层扫描。注意,有相同数量的n发射器和n传感器。每个传感器都测量其相应发射器发出的辐射,辐射的衰减可以测量物体的综合密度或质量。这对应于在拉东变换中计算的线积分。
图中使用的平行光束几何结构与中描述的几何结构相同拉东变换.f (x, y)表示图像的亮度和 是角的投影。
平行光束通过物体的投影
另一个常用的几何图形是扇形波束几何,其中有一个源和n传感器。有关更多信息,请参见扇形波束投影.若要将平行光束投影数据转换为扇形光束投影数据,请使用para2fan
函数。
提高结果
iradon
使用过滤后的反投影计算Radon逆变换的算法。该算法形成了图像的近似我
根据列的投影R
.在重建过程中使用更多的投影可以得到更精确的结果。作为投影的数量(长度θ
)增大,则重建图像红外
更精确地接近原始图像我
.向量θ
必须包含单调增加的角度值与常数增量角度Dtheta
.当标量Dtheta
是已知的,它能传递给吗iradon
而不是数组的值。这里有一个例子。
IR = iradon(R,Dtheta);
过滤后的反投影算法过滤了投影R
然后用过滤后的投影重建图像。在某些情况下,投影中可能存在噪声。要去除高频噪声,可以在滤波器上加一个窗口来衰减噪声。中有许多这样的窗口筛选器iradon
.示例调用iradon
下面对过滤器应用了一个汉明窗口。看到iradon
有关更多信息的参考页。若要获取未经过滤的反投影数据,请指定“没有”
为过滤器参数。
IR = iradon(R,theta,'Hamming');
iradon
也可以让你指定一个标准化的频率,D
,超过此值,滤波器响应为零。D
必须是范围[0,1]中的标量。使用此选项,频率轴被重新缩放,以便整个滤波器被压缩以适应频率范围[0, D]
.这在投影包含很少高频信息但有高频噪声的情况下很有用。在这种情况下,可以在不影响重建的情况下完全抑制噪声。下面调用iradon
设置归一化频率值0.85。
IR = iradon(R, θ,0.85);
从平行投影数据重建图像
下面的命令说明了如何从平行投影数据重建图像。测试图像是Shepp-Logan头部幻影,它可以使用幻影
函数。幻影图像说明了在真实世界的人类头部断层成像中发现的许多品质。沿着外部明亮的椭圆外壳类似于头骨,内部的许多椭圆类似于大脑的特征。
创建一个Shepp-Logan头部幻影图像。
P =幻影(256);imshow (P)
计算幻影大脑的Radon变换为三组不同的theta值。
R1
有18个投影,R2
有36个投影,还有R3
有90个投影。Theta1 = 0:10:170;[R1,xp] =氡(P,theta1);Theta2 = 0:5:175;[R2,xp] =氡(P,theta2);Theta3 = 0:2:178;[R3,xp] =氡(P,theta3);
显示谢普-洛根头部幻影的一个Radon变换的图。下图显示
R3
, 90投影的变换。图中,显示亮度图像(1、xp、R3);colormap(热);colorbar包含(‘\θ);ylabel (x \ ');
基于90投影的头部幻影Radon变换
请注意输入图像的一些特征是如何在这个变换图像中出现的。Radon变换的第一列对应于0º的投影,它在垂直方向上积分。最中间的一列对应90º的投影,这是在水平方向上的积分。在90º的投影比在0º的投影有一个更宽的轮廓,因为最外层椭圆的垂直半轴更大。
根据步骤2中创建的投影数据重建头部幻影图像,并显示结果。
I1 = iradon(R1,10);I2 = iradon(R2,5);I3 = iradon(R3,2);imshow(I1)图,imshow(I2)图,imshow(I3)图
下图显示了所有三次重建的结果。注意图像
I1
它是由18个投影重建的,是最不准确的重建。图像I2
由36个投影重建而成的图像效果较好,但仍不能清晰地识别图像下部的小椭圆。I3
该图像是用90个投影重建的,与原始图像最接近。注意,当投影的数量相对较小时(如在I1
而且I2
),重建时可包括一些背面投影的伪影。谢普-洛根头幻影的逆Radon变换