● 摘要
医学影像模体用于对医用CT(Computed Tomography)性能进行计量检定，需要设计开发医学影像模体质量检测的标准装置，以确保模体的质量和参数满足国家检验检定的要求。本文将X射线工业计算机层析成像(Industrial Computed Tomography，简称工业CT或ICT)技术应用到医学影像模体的质量检测中，为模体内部质量检测和结构信息获取提供了一种三维锥束层析扫描方法，并完成模体CT值的检测任务，以解决目前国内医学影像模体质量检测的难题。对于3D-ICT系统而言，复杂的重建算法和海量的重建数据制约着图像重建算法的执行速度，难以满足工业应用需求。为此将多GPU(Graphics Processing Unit)技术应用到图像重建算法的并行加速中来，在满足图像分辨率的前提下实现快速的图像重建。本文重点解决基于多GPU加速的CT重建算法的加速实现、3D-ICT系统的设计与开发以及工业CT系统中CT值标定方法的研究。本文主要的研究成果总结如下：
1）完成了用于医学影像模体质量检测的三维层析扫描系统的设计与开发，构建完成的系统实现了多尺度、多分辨率的综合层析目标，实现了对模体内部质量和结构的无损层析检测；
2）构建了多GPU系统(双GPU)和一个通用的CT重建算法的多GPU加速方案，并设计实现了基于多GPU并行加速的FBP算法、FDK算法、Fan-BPF算法和Cone-BPF算法；
3）实现了3D-ICT系统重建几何参数的高精度标定方法，通过标定准确获取了CT重建参数，包括：射线源到探测器的距离、转台转轴旋转中心、射线源中心射束焦点投影坐标；
4）设计了3D-ICT系统的构件回转扫描和偏置扫描方案，实现了对不同尺寸模体的层析检测任务，并在偏置扫描模式下设计了基于Parker加权预处理的LFOV重建算法，实现了三维锥束投影数据单边截断情况下的CT重建；
5）设计了X光机实用峰值电压自动测量方法，设计开发的电压数据采集模块和软件测量模块实现了对X光机管电压的高速测量，有效监测了X光机的峰值管电压；
6）设计了一套工业CT系统中的CT值标定方案，实现了对医学影像模体CT值模块的检测，并在锥束CT断层图像上实现了灰度值图像与CT值图像的转换。