基于全变分最小化和交替方向法的康普顿散射成像重建算法.pdfVIP

物 理 学 报 ?????????．???． ???．??，??．??????? ??????? 基 于全 变分最小化和交替方 向法 的康普顿? 散射成像重建算法冰? 古宇飞? 闫镔十? 李磊? 魏峰? 韩玉? 陈健? ?国家数字交换系统工程技术研究中心，郑??? ???????? ?????年 ?月 ??日收到；????年 ?月 ??日收到修改稿 ?? 康普顿散射成像技术利用射线与物质作用后 的散射光子信息对物质的电子密度进行成像．与传统的透射? 成像方式相 比，康普顿散射成像具有系统结构灵活、成像对 比度高、辐射剂量低等优势，在无损检测、医疗诊? 断、安全检查等领域有着广阔的应用前景．但其重建问题是一个非线性的逆 问题?通常是不适定的，其解对噪? 声和测量误差非常敏感．为解决此 问题，本文结合全变分最小化正则化方法和交替方向法提出了一种新的康? 普顿散射成像重建算法．该算法首先将 问题对应 的??模型转化为与之等价的带约束的优化问题，然后利用? 增广拉格朗日乘子法将优化 问题分解为两个具有解析解 的子问题，并通过交替求解子问题使增广拉格朗日函? 数达到最小，进而得到重建的图像．在仿真实验中，通过与主流 的???—????方法进行对比，证明了该算法? 在重建精度和重建效率方面的优势．? 关键词：康普顿散射成像，重建算法，全变分最小化，交替方 向法? ????：??．??．一?，??．??．一?? ???：??．????／???．??．??????? 效 应 对 物 体 的 电子密 度 进 行 测 量 之 后 ，??? 技术? ??弓? 言? 得到 了广 泛 的研 究 ??????】．??????和 ??????????】使? 用康 普 顿 散射 动 力 学 公 式 中散 射 光 子 能 量和 散射? 康 普 顿 散 射 成 像 ?????????????????????????? 角度的关系来确定散射位置，避免了对焦过程及其? ????????利用射线与被检测物体作用后的康普顿? 带 来 的 误 差．他 们 在 成 像 时采 用 笔形 束 光 源 照 射? 散 射 光 子 信 息 对 物 体 的 电子 密 度 进 行 成 像 ．相对? 物 体 和 具 有 宽准 直 角 的探 测 器 对 散 射 光子 进 行 接? 于 ?射线 机 、计 算机 断 层成 像 ??????????????????? 收．??????等 ???】使用扇束光源和探测器来