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X射线计算机断层成像(computed tomography,CT)是一种成熟的无损检测技术。自1971年CT技术第一次被用做临床诊断以来,经过近五十年的发展,现已广泛应用于医学和工业无损检测领域。为了实现快速成像,现代医用CT系统多采用滑环作为主要部件,然而滑环体积大、造价昂贵,导致CT系统便携性较差、成本偏高,在一些迫切需要CT检测的发展中国家偏远地区难以配备,不利于CT技术的推广和应用。因此,研究发展可移动、低成本的新型CT系统具有重要的实际意义。2014年,美国伦斯乐理工大学(Rensselaer Polytechnic Institute)的Wang Ge教授和中国重庆大学的刘丰林教授联合提出了基于射线源和探测器反向平行移动的CT扫描方法,该系统通过核心部件的反向平行直线运动采集投影数据,从扫描结构上剔除了现代医学CT的滑环部件,具有低成本,可移动、结构简单等优势。本论文以该系统为基础,完成了直线扫描CT试验平台安装调试工作及相关实验研究。主要研究内容如下:(1)从经典圆轨迹扫描CT出发研究了直线扫描CT系统的基本原理及图像重建算法。系统分析了直线扫描CT的基本组成、成像模型和基本扫描理论,介绍了几种扫描模式:一次直线扫描(1T)、两次直线扫描(2T)、三次直线扫描(3T)模式等,并且对他们进行了比较。研究了滤波反投影(Filtered Back-Projection,FBP)和FDK解析重建算法,并将其应用于扇形束以及锥形束直线CT。为进一步提高重建图像质量,引入图像全变差最小化(Total Variation,TV)优化重建同时迭代重建算法(Simultaneous Algebraic Reconstruction Technique,SART+TV),为后续实验研究奠定了理论基础。(2)完成了直线扫描CT试验平台的安装调试。在前序设计的基础上,完成了射线源、探测器、运动控制模块等系统主要部件的安装。完善了直线扫描CT控制系统整体结构和各控制部件的控制程序,完成了系统可行性调试。(3)基于仿真环境和现有试验平台,完成了相关实验研究。分别采用FBP、FDK和SART+TV图像重建算法在各种扫描模式下进行直线扫描CT仿真研究。仿真结果表明,一次直线扫描(1T)获得的投影数据为截断数据,重建效果较差。三次直线扫描(3T)和两次直线扫描(2T)可获得180度投影数据,重建图像的质量较好,且3T扫描模式下的重建图像与圆轨迹重建图像在质量上相差不大。另外,SART+TV算法能显著提高重建图像质量。根据仿真结果,在现有试验平台上完成6段直线扫描实际实验,分别采用FDK算法和SART+TV算法完成的重建图像质量较好。(4)利用直线扫描CT系统实现直线扫描计算机分层成像(Computed Laminography,CL)实验研究。首先,分别采用FDK、SART和SART+TV图像重建算法在一次扫描模式下进行直线扫描CL仿真研究。仿真结果表明,随着有限角度的增加,系统采集的投影数据越多,三种算法重建图像质量都有明显提高。FDK重建算法重建速度较快,而SART+TV算法在处理噪声和有限叫截断数据上表现更好。使用直线扫描CT系统平台完成了锥形束直线扫描CL实验研究,分别采用FDK算法和SART+TV算法对芯片和印刷电路板进行了直线扫描CL全局扫描和局部扫描实验,取得了较好的重建图像质量。实验结果表明,直线扫描CT试验平台不仅可完成直线扫描CT研究,而且可完成直线扫描CL研究。