基于X射线木材断层扫描反投影算法中的最忧滤波器选取

摘要

[目的]对比X射线计算机断层扫描图像重建算法中常用R-L、S-L、Cosine、Hamming和Hanning滤波器的重建图像效果,分析滤波函数重建图像质量,优选木材断层扫描图像重建中的最佳滤波器,为木材断层成像技术研究提供科学方法.[方法]依据CT成像原理,分析图像滤波过程,探讨不同滤波器工作特性和滤波器的设计步骤.首先将投影数据存放于二进制的二维数组,通过探测点编号和旋转角度确定每一点投影值,根据投影数据序列长度确定滤波器长度,将不同角度下的投影数据前后补零,使其构成3倍于原始长度的投影数据.然后进行一维快速傅里叶变换,并将频域结果与滤波器频域离散形式作乘积,对投影数据进行逐行滤波.最后,将乘积后的滤波结果进行傅里叶反变换得到时域中的投影数据,对比不同滤波器成像结果,对不同滤波器进行评价与分析.[结果]与未进行滤波的反投影重建图像相比,滤波后断层图像生长轮边界更清晰、伪影较少,边缘平滑;未经滤波处理直接反投影重建图像伪影严重,重建效果极差,生长轮、裂缝结构特征不清晰.采用R-L、S-L、Cosine滤波器滤波后断层图像边缘平滑、清晰,无向周边扩散现象,采用Hamming、Hanning滤波器滤波后图像伪影轻微,存在比较明显的波纹状伪影.从各滤波图像与检测模型图像的差异性来看,R-L滤波器滤波后图像质量最高,而Hamming滤波器滤波后结果误差最大.[结论]采用R-L滤波器得到的重建图像误差最小,图像最清晰,空间分辨率高,能有效去除伪影,滤波后的木材断层图像可准确判断缺陷形状、位置和大小.