Geri Dön

New approaches to algebraic reconstruction for low-dose X-ray tomography

Düşük dozlu X-ray tomografi için cebirsel rekonstrüksiyona yeni yaklaşımlar

  1. Tez No: 826169
  2. Yazar: HANİFE ŞEN
  3. Danışmanlar: DR. ÖĞR. ÜYESİ FAHREDDİN ŞÜKRÜ TORUN
  4. Tez Türü: Yüksek Lisans
  5. Konular: Bilgisayar Mühendisliği Bilimleri-Bilgisayar ve Kontrol, Computer Engineering and Computer Science and Control
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2023
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: Ankara Yıldırım Beyazıt Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Bilgisayar Mühendisliği Bilim Dalı
  13. Sayfa Sayısı: 58

Özet

Bilgisayarlı tomografi (BT), hassasiyeti ve hızlı görüntü elde etmesi nedeniyle çeşitli bilimsel ve teknolojik alanlarda oldukça değerli bir araştırma aracı olarak ortaya çıkmıştır. Bununla birlikte, insanlarda kanser riskini artırabilen BT taramaları sırasında radyasyona maruz kalmayla ilişkili potansiyel riskleri ele almak önemlidir. Radyasyon risklerini azaltmak için, X-ışını tüpünün akım yoğunluğunu ve yansıtma açısını azaltarak radyasyon dozunu en aza indirmeniz önerilir. Bununla birlikte, radyasyon dozunu azaltmak genellikle gürültünün artmasına ve dolayısıyla görüntü kalitesinin düşmesine neden olur. Bunun üstesinden gelmek için, düşük doz BT görüntülerinin kalitesini artırmak için görüntü yeniden oluşturma algoritmaları kullanılır. Görüntü yeniden oluşturma algoritmaları, analitik ve yinelemeli yöntemler olarak kategorize edilebilir, ikincisi ayrıca cebirsel ve istatistiksel yaklaşımlara ayrılır. Bu tez, Blok Eşleştirme ve 3D Filtreleme (BM3D) algoritması ve Toplam Varyasyon Minimizasyonu (TVmin) dahil ederek yeniden oluşturulan görüntülerin kalitesini artırmak için yinelemeli bir yeniden yapılandırma tekniği olan Çarpımsal Cebirsel Yeniden Yapılandırma Tekniği'nin (MART) uygulanmasını araştırmayı amaçlamaktadır. MART, tomografik görüntü rekonstrüksiyonu için köklü bir yinelemeli tekniktir, BM3D ise güçlü bir gürültü giderici algoritmadır. Toplam varyasyon minimizasyonu, yeniden oluşturma sırasında bir görüntüdeki genel varyasyonu azaltmak için kullanılan bir tekniktir. MART algoritması, simüle edilmiş CT verileri kullanılarak uygulanır ve test edilir. Daha sonra yeniden oluşturulan görüntülerdeki gürültüyü daha da azaltmak için her yinelemede BM3D algoritması ile birleştirilir ve MART+BM3D yöntemi ortaya çıkar. Benzer şekilde, görüntünün toplam varyasyonunu en aza indirmek için her yinelemede TVmin algoritması uygulanarak MART+TVmin yöntemi elde edilir. Bu iki yöntemin performansı, çeşitli görüntü kalitesi ölçütleri kullanılarak karşılaştırılır. Tüm algoritmalar ve deneyler MATLAB kullanılarak yürütülmektedir. Bu tezin sonuçları, MART+TVmin algoritmasının, MART+BM3D algoritmasına kıyasla yeniden oluşturulmuş görüntülerin kalitesini önemli ölçüde artırdığını göstermektedir. MART algoritmasının TVmin ile kombinasyonu, çeşitli performans ölçütleri açısından üstün sonuçlar vererek daha doğru ve yüksek kaliteli görüntüler sağlar.

Özet (Çeviri)

Computed tomography (CT) has emerged as a highly valuable research tool in various scientific and technological fields due to its precision and fast image acquisition. However, it is important to address the potential risks associated with radiation exposure during CT scans, which can increase the risk of cancer in humans. To mitigate radiation risks, it is recommended to minimize radiation dosage by reducing the current density and projection angle of the X-ray tube. Nevertheless, reducing radiation dosage often leads to increased noise, resulting in lower image quality. To overcome this, image reconstruction algorithms are employed to enhance the quality of low-dose CT images. Image reconstruction algorithms can be categorized into analytical and iterative methods, with the latter further divided into algebraic and statistical approaches. This thesis aims to investigate the application of the Multiplicative Algebraic Reconstruction Technique (MART), an iterative reconstruction technique, to improve the quality of reconstructed images by incorporating the Block Matching and 3D Filtering (BM3D) algorithm and Total Variation Minimization (TVmin). MART is a well-established iterative technique for tomographic image reconstruction, while BM3D is a powerful denoising algorithm. Total variation minimization is a technique used to reduce the overall variation in an image during reconstruction. The MART algorithm is implemented and tested using simulated CT data. It is then combined with the BM3D algorithm at each iteration to further reduce noise in the reconstructed images, resulting in the MART+BM3D method. Similarly, the TVmin algorithm is applied in each iteration to minimize the total variation of the image, yielding the MART+TVmin method. The performance of these two methods is compared using various image quality measures. All algorithms and experiments are conducted using MATLAB. The results of this thesis demonstrate that the MART+TVmin algorithm significantly enhances the quality of reconstructed images compared to the MART+BM3D algorithm. The combination of the MART algorithm with TVmin yields superior results in terms of various performance metrics, leading to more accurate and high-quality images.

Benzer Tezler

  1. Tomosentez görüntülerinde odak dışı dilim bulanıklığının giderilmesi

    Reduction of out-of-focus slice blur in tomosynthesis images

    METİN ERTAŞ

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    2015

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Üniversitesi

    Biyomedikal Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. AYDIN AKAN

    YRD. DOÇ. İSA YILDIRIM

  2. Characterization of different shape objects using EM pulse for several different scenarios

    Farklı senaryolarda EM darbesi kullanarak farklı şekillerdeki nesnelerin karakterizasyonu

    EMRE İŞCAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2024

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Bilişim Uygulamaları Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    YRD. DOÇ. SEBAHATTİN EKER

    PROF. VASIL TABATADZE

  3. Kapalı ortamlara yerleştirilen objelere ilişkin düz ve ters saçılma problemleri

    Forward and inverse scattering problems for the objects located in a closed medium

    GİZEM DİLMAÇ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Elektronik ve Haberleşme Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ALİ YAPAR

  4. Fast calibration and image reconstruction for magnetic particle imaging

    Manyetik parçacık görüntüleme için hızlı kalibrasyon ve görüntü geriçatımı

    SERHAT İLBEY

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2018

    Elektrik ve Elektronik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DR. ÖĞR. ÜYESİ EMİNE ÜLKÜ SARITAŞ ÇUKUR

    DR. CAN BARIŞ TOP