一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，包括激光器以及承接装置，所述激光器与承接装置之间还依次设置有衰减器、扩束镜、准直镜、液晶空间光调制器和透镜，所述液晶空间光调制器与计算机连接，所述计算机根据编写好的锥束CT重建算法，由仿真投影数据或真实CT投影数据重建三维图像，所述计算机将三维数字图像导入生成菲涅尔计算全息图程序，加载到与之相连的液晶空间光调制器上，所述实际CT扫描部分，X射线穿过探测物体并被探测器平面所接收，得到投影数据。该基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，制作的物理过程简单易行，且可合成质量较好的三维立体图像，易于广泛应用。

A Three-dimensional CT Reconstruction Holographic Image System Based on Fresnel Computational Holography

The invention discloses a three-dimensional CT reconstruction holographic image system based on Fresnel computed holography, which includes a laser and a receiving device. The laser and the receiving device are also sequentially provided with attenuator, beam expander, collimator, liquid crystal spatial light modulator and lens. The liquid crystal spatial light modulator is connected with a computer. The computer reconstructs the image according to the prepared cone beam CT. The algorithm reconstructs three-dimensional image from simulated projection data or real CT projection data. The computer imports the three-dimensional digital image into the program of generating Fresnel computational hologram and loads it onto the liquid crystal spatial light modulator connected with it. The actual CT scanning part passes through the detected object and is received by the detector plane to obtain projection data. The three-dimensional CT reconstruction hologram system based on Fresnel computer-generated hologram is simple and feasible in physical process, and can synthesize three-dimensional images with good quality, which is easy to be widely used.

【技术实现步骤摘要】
一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统
本专利技术属于全息影像
，具体涉及一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统。
技术介绍
CT重建在医学上的临床诊断和工业无损检测有着广泛的应用，要求高质量图像和准确的目标信息，利用计算机仿真进行三维重建与可视化，并不是真正意义上的三维图像，因为这样得到的三维CT图像仍要在二维平面上显示，准确地说，只是三维图像在二维平面上的投影，实际上人眼观察到的仍是二维图像，所以无法得到三维物体的全部信息且达不到裸眼3D的视觉效果。专利CN1213097A中提出了一种光学方法制作全息图并光学再现的方法，通过这种方法虽然可以获得真正的三维再现像，但是光学全息制作过程极其复杂，对环境的要求极高，成像质量不高，而且，这种方法只适合于黑白的胶片形式的CT图片的三维重建，不适合于现在通用的数码图像形式的CT图像，也不适用于彩色CT图像，因此，需要开发简易灵活、成像质量高的全息再现系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，包括激光器以及承接装置，所述激光器与承接装置之间还依次设置有衰减器、扩束镜、准直镜、液晶空间光调制器和透镜，所述液晶空间光调制器与计算机连接，所述计算机根据编写好的锥束CT重建算法，由仿真投影数据或真实CT投影数据重建三维图像；所述计算机将三维数字图像导入生成菲涅尔计算全息图程序，加载到与之相连的液晶空间光调制器上；所述X射线源发出的光线穿过探测物体照射在探测器平面上。优选的，所述液晶空间光调制器将激光器发出的光束进行调制。优选的，所述激光器发出的光束穿过衰减器、扩束镜、准直镜到达液晶空间光调制器进行调制。优选的，所述承接装置承接液晶空间光调制器转接的光源，所述光源在液晶空间光调制器与承接装置之间还穿过透镜。优选的，所述承接装置还可以为利用雾气颗粒的散射作用增强3D影像的空间深度感的雾屏。优选的，所述计算机模拟三维图像或实际CT扫描数据，分别编写GPU并行加速的FDK和ART算法的语言程序，生成物体的重建三维数字图像，并储存在计算机中。优选的，所示承接装置旁侧还设有观察区域。优选的，其中，只有所述液晶空间光调制器发出的菲涅尔计算全息图记录距离与所述承接装置上的再现距离相等时，才能获得清晰的在现象。本专利技术的技术效果和优点：该基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，计算机上实现三维数字图像的菲涅尔计算全息图的生成和真实世界中的光学全息再现，改善了传统光学全息的成像质量，并提高了灵活性和简便性，基于GPU加速的实时图像重建，计算全息三维显示不需要佩戴特殊的观看设备，即可实现裸眼3D的效果，计算全息对制作环境没有苛刻的要求，拓展系统制作三原色CGH合成彩色三维图像，计算全息术避开了全息实际记录光路的限制，可对任何手段获得的三维数据或模型进行全息图计算，具有灵活、重复性好等特，可拓展系统制作三原色CGH合成彩色三维图像，该基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，制作的物理过程简单易行，且可合成质量较好的三维立体图像，易于广泛应用。附图说明图1为本专利技术的结构框图；图2为本专利技术的三维锥束CT扫描系统的结构框图；图3为本专利技术的工作流程结构框图。图中：1激光器、2衰减器、3扩束镜、4准直镜、5液晶空间光调制器、6透镜、7承接装置、8计算机、9观察区域、10X射线源、11探测物体、12探测器平面。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术提供了如图1-3所示的一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，包括激光器1以及承接装置7，所述激光器1与承接装置7之间还依次设置有衰减器2、扩束镜3、准直镜4、液晶空间光调制器5和透镜6，所述液晶空间光调制器5与计算机8连接，所述计算机8根据编写好的锥束CT重建算法，由仿真投影数据或真实CT投影数据重建三维图像；所述计算机8将三维数字图像导入生成菲涅尔计算全息图程序，加载到与之相连的液晶空间光调制器5上；所述X射线源10发出的光线穿过探测物体11照射在探测器平面12上。具体的，所述液晶空间光调制器5将激光器1发出的光束进行调制。具体的，所述激光器1发出的光束穿过衰减器2、扩束镜3、准直镜4到达液晶空间光调制器5进行调制。具体的，所述承接装置7承接液晶空间光调制器5转接的光源，所述光源在液晶空间光调制器5与承接装置7之间还穿过透镜6。具体的，所述承接装置7还可以为利用雾气颗粒的散射作用增强3D影像的空间深度感的雾屏。具体的，所述计算机8模拟三维图像或实际CT扫描数据，分别编写GPU并行加速的FDK和ART算法的语言程序，生成物体的重建三维数字图像，并储存在计算机8中，语言程序为C/C++语言程序。具体的，所示承接装置7旁侧还设有观察区域9。具体的，其中，只有所述液晶空间光调制器5发出的菲涅尔计算全息图记录距离与所述承接装置7上的再现距离相等时，才能获得清晰的在现象。具体的，该基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，根据CT断层成像原理，针对锥形束三维重建的解析重建和迭代重建方法，由计算机8模拟三维图像或实际CT扫描数据，分别编写GPU并行加速的FDK和ART算法的C/C++语言程序，生成物体的重建三维数字图像，并储存在计算机8中。接下来根据三维物体的菲涅尔计算全息图(CGH)的理论，编写由数字图像生成CGH的程序，具体方法为：利用层析法，通过傅里叶变换计算指定参数下三维数字图像每个切片的菲涅尔衍射场分布，叠加三维物体所有切片的复振幅信息，其结果为三维物体计算全息面的复振幅分布，再对光场分布进行编码，从而得到三维物体的菲涅尔计算全息，最后搭建全息影像的光电再现系统，其包括激光器1、衰减器2、扩束镜3、准直镜4、透镜6若干个、空间光调制器5、计算机8，把重建得到的三维数据，导入所编写程序生成CGH，将所得重建图像的CGH通过计算机导入空间光调制器5，最后用承接装置承接实现光电再现。最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本专利技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，包括激光器(1)以及承接装置(7)，所述激光器(1)与承接装置(7)之间还依次设置有衰减器(2)、扩束镜(3)、准直镜(4)、液晶空间光调制器(5)和透镜(6)，其特征在于：所述液晶空间光调制器(5)与计算机(8)连接，所述计算机(8)根据编写好的锥束CT重建算法，由仿真投影数据或真实CT投影数据重建三维图像；所述计算机(8)将三维数字图像导入生成菲涅尔计算全息图程序，加载到与之相连的液晶空间光调制器(5)上；所述X射线源(10)穿过探测物体(11)照射在探测器平面(12)上。

【技术特征摘要】
1.一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，包括激光器(1)以及承接装置(7)，所述激光器(1)与承接装置(7)之间还依次设置有衰减器(2)、扩束镜(3)、准直镜(4)、液晶空间光调制器(5)和透镜(6)，其特征在于：所述液晶空间光调制器(5)与计算机(8)连接，所述计算机(8)根据编写好的锥束CT重建算法，由仿真投影数据或真实CT投影数据重建三维图像；所述计算机(8)将三维数字图像导入生成菲涅尔计算全息图程序，加载到与之相连的液晶空间光调制器(5)上；所述X射线源(10)穿过探测物体(11)照射在探测器平面(12)上。2.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，其特征在于：所述液晶空间光调制器(5)将激光器(1)发出的光束进行调制。3.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔计算全息的三维CT重建全息影像系统，其特征在于：所述激光器(1)发出的光束穿过衰减器(2)、扩束镜(3)、准直镜(4)到达液晶空间光调制器(5)进行调制。4.根据权利要求1所述的一种基于菲涅尔计算全...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘桢，卢翔宇，贾霄，
申请(专利权)人：刘桢，卢翔宇，贾霄，
类型：发明
国别省市：山西,14