báo cáo nghiên cứu kỹ thuật dựng ảnh chụp cắt lớp gamma cho hệ đo thùng thải phóng xạ chứa nguồn điểm

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT DỰNG ẢNH CHỤP CẮT LỚP GAMMA CHO HỆ ĐO THÙNG THẢI PHÓNG XẠ CHỨA NGUỒN ĐIỂM SVTH: HUỲNH TĂNG HIỀN CBHD: TS..  Tái tạo và xử lý ảnh cắt lớp ngày càng nhận được nhiề

Trang 1

NGHIÊN CỨU KỸ THUẬT DỰNG ẢNH

CHỤP CẮT LỚP GAMMA CHO HỆ ĐO

THÙNG THẢI PHÓNG XẠ CHỨA

NGUỒN ĐIỂM

SVTH: HUỲNH TĂNG HIỀN CBHD: TS HOÀNG THỊ KIỀU TRANG CBPB: TS TRẦN DUY TẬP

ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN KHOA VẬT LÝ-VẬT LÝ KỸ THUẬT

BỘ MÔN VẬT LÝ HẠT NHÂN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

TP HỒ CHÍ MINH−2014

Trang 2

• Tình hình chung

vào cuối năm 1890 [1]

 Từ khi ảnh kỹ thuật số ra đời đã xuất hiện

phương thức chụp ảnh cắt lớp

 Tái tạo và xử lý ảnh cắt lớp ngày càng nhận

được nhiều sự quan tâm trong y học và công nghiệp tại Việt Nam

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trang 3

• Vấn đề:

Dựng ảnh chụp ảnh cắt lớp gamma cho hệ đo thùng thải phóng xạ

• Hướng giải quyết:

-Tìm hiểu phương pháp tái tạo và xử lý ảnh cắt lớp phù hợp với hệ đo thùng thải phóng xạ

-Tái tạo và xử lý ảnh cắt lớp cho hệ đo thùng thải

phóng xạ chứa nguồn điểm

3

GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Trang 4

1 Giới thiệu hệ đo thùng thải phóng xạ

2 Dựng ảnh cho hệ đo thùng thải phóng xạ

3 Kết luận và kiến nghị

NỘI DUNG

Trang 6

Cấu hình hệ đo

Trang 7

7

Cấu hình hệ đo (tt.)

Trang 8

Phương thức ghi nhận hình chiếu

Trang 9

9

2 Dựng ảnh cắt lớp cho hệ đo thùng thải phóng xạ

• Tái tạo ảnh với nguồn đặt tại tâm

• Hồi phục ảnh

• Khảo sát giới hạn phát hiện ảnh

• Tái tạo ảnh với nguồn điểm đặt một vị trí khác tâm

Trang 10

Sinogram với thời gian đo 50 giây, góc quay 3°

Tái tạo ảnh với nguồn đặt tại tâm

Trang 11

11

 Phương pháp chiếu ngược [2]

Tái tạo ảnh với nguồn đặt tại tâm

Trang 13

13

Tái tạo ảnh với nguồn đặt tại tâm (tt.)

 Hàm lọc Hann [3]

Trang 15

15

Trang 16

𝑋 𝑘:1 = 𝑋 𝑘 ∙ 𝐻 𝑇 ∗ 𝑓

𝐻 ∗ 𝑋 𝑘

 Phương pháp Lucy-Richardson [4]

Hàm độ nhòe điểm, PSF (Point Spread Function)

Hồi phục ảnh

Trang 17

17

Hồi phục ảnh (tt.)

Hàm làm khớp: 𝑓𝑖𝑡 𝑥 = −0.0046 ∙ 𝑥 2 + 0.1 ∙ 𝑥 − 0.1 + 0.59 ∙ 𝑒 ;

𝑥:10.582∙1.4439

2

Hệ số xác định: 𝑅 2 = 0.995

Trang 18

Hồi phục ảnh (tt.)

Ảnh chưa hồi phục

Trang 19

19

Trang 20

Khảo sát giới hạn phát hiện ảnh

Trang 21

21

Khảo sát giới hạn phát hiện ảnh (tt.)

Trang 22

Trang 23

23

Tái tạo ảnh cắt lớp cho nguồn đặt khác tâm thùng

Ảnh chưa lọc Ảnh đã được lọc

[6] (37, 12)

Trang 24

Tái tạo ảnh cắt lớp cho nguồn đặt khác tâm thùng (tt.)

Trang 25

𝐼 = 𝑇 𝑓 = 1

1 + 𝑚/𝑓 𝐸

𝑚: là trị trung bình của 𝑓 𝐸: bậc hàm mũ

25

 Hàm tăng độ tương phản [5]

Tái tạo ảnh cắt lớp cho nguồn đặt khác tâm thùng (tt.)

Trang 27

27

3 Kết luận và kiến nghị

• Kết luận

• Kiến nghị

Trang 28

 Tái tạo và xử lý được ảnh cắt lớp cho hệ đo thùng thải phóng xạ

 Xác định được vị trí nguồn phóng xạ

 Xác định được PSF của hệ đo

 Khảo sát được thời gian tối thiểu còn có thể dựng

được ảnh với nguồn đặt tại tâm

Kết luận

Trang 30

AOCMP/SEACOMP 2014 được tổ chức tại khách sạn Novotel Saigon vào 23/10/2014

Hội nghị khoa học lần thứ 9 được tổ chức tại Trường Đại Học Khoa Học Tự Nhiên TP HCM

vào 21/11/2014

Trang 31

31

[1] IAEA (2008), Industrial process gamma tomography, IAEA,

Vienna

[2] Seung-Wan Lee, Chang-Lae Lee, Hyo-Min Cho, Hye-Suk Park,

Dae-Hong Kim, Yu-Na Choi and Hee-Joung Kim (2011), “Effects of

reconstruction parameters on image noise and spatial resolution in cone-beam

computed tomography”, Journal of the Korean Physical Society, 59(4), pp

2825-2832

[3] Anil k Jain (1989), Fundamentals of digital image processing,

Prentice Hall, Englewood Cliffs

[4] Manoj Kumar Singh, Uma Shanker Tiwary, Young-Hoon Kim

(2008), “An adaptively accelerated Lucy-Richardson method for image

deblurring”, EURASIP Journal on Advances in Signal Processing, 2008(36), pp

1-10

[5] Rafael C Gonzalez, Richard E Woods (2007), Digital image

processing, 3 rd edition, Prentice Hall, USA

[6] John C.Russ (2011), The image processing handbook, 6 th edition,

CRC Press, USA, p 372-374

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Trang 32

EM XIN CÁM ƠN QUÝ THẦY CÔ VÀ CÁC BẠN

ĐÃ QUAN TÂM THEO DÕI

Trang 33

Phương pháp gieo giá trị ngẫu nhiên theo

phân bố Poisson

33

• Gieo ngẫu nhiên giá trị A trong khoảng từ 0 đến 1

• Tính tổng xác suất S theo biến x

𝑆 = 𝜆

𝑥 𝑒 ;𝜆 𝑥!

𝑁

𝑥<0

• Lấy giá trị x lớn nhất mà tại đó 𝑆 ≥ 𝐴

Trang 34

Phương pháp chiếu ngược

Trang 35

Phương pháp chiếu ngược (tt.)

35

𝑥 ′

𝑦 ′ =

cos 𝜃 −sin 𝜃 sin 𝜃 cos 𝜃

Trang 36

Sự nhòe ảnh do chiếu ngược

Trang 37

2 𝑘ℎ𝑖 𝜔 = 1

1 𝑘ℎ𝑖 𝜔 < 1

Trang 38

Phương pháp Lucy-Richardson

𝑃 𝑓 𝑋 = 𝐻 ∗ 𝑋

𝑓 𝑒 (𝐻∗𝑋) 𝑓!

Trang 39

PSF của hệ đo

39

𝑓 = −0.0046 ∙ 𝑥 2 + 0.9955 ∙ 𝑥 − 0.1 + 0.59 ∙ 𝑒 ;

𝑥;10.58 2∙1.4439

2

𝑓 = −0.0046 ∙ 𝑥 + 10.58 2 + 0.9955 ∙ (𝑥 + 10.58) − 0.1 + 0.59 ∙ 𝑒 ;

𝑥2∙1.4439

2

⇒ 𝑓 = −0.0046 ∙ 𝑥 2 + 0.0001615 ∙ 𝑥 + 0.4275 + 0.59 ∙ 𝑒 ;

𝑥 2∙1.4439

2

⇒ 𝑓(𝑥, 𝑦) = −0.0046 ∙ (𝑥 2 +𝑦 2 ) + 0.0001615 ∙ 𝑥 2 + 𝑦 2 + 0.4275 + 0.59 ∙ 𝑒 ;

𝑥2:𝑦22∙1.4439

2

Từ hàm làm khớp 𝑓 ta có:

• Dịch chuyển hàm tới gốc tọa độ

• Tạo ma trận PSF từ hàm làm khớp hai chiều

Trang 40

Số liệu thực nghiệm

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0° 4677 4573 5044 5179 5707 5782 6321 6397 7087 7554 7824 7008 6635 6693 6734 6256 6166 5428 5145 4712 30° 4534 4688 5055 5111 5687 5819 6339 6425 7051 7660 7764 6963 6523 6746 6576 6215 5853 5615 5115 4757 60° 4520 4681 4956 5324 5753 5658 6305 6351 7052 7510 7820 6967 6556 6690 6647 6214 5974 5482 5057 4675 90° 4658 4694 4972 5194 5721 5937 6297 6365 7114 7572 7607 7126 6643 6550 6551 6219 5940 5516 5162 4681 120° 4647 4661 4836 5101 5686 5841 6537 6469 7176 7654 7535 6976 6602 6689 6645 6347 6031 5507 5132 4747 150° 4552 4688 5041 5145 5613 5741 6331 6416 7122 7713 7767 6976 6588 6733 6704 6263 6150 5482 5133 4653 180° 4576 4829 4909 5091 5600 5796 6305 6476 6911 7496 7796 7056 6419 6840 6585 6222 5955 5579 5008 4610 210° 4565 4764 5042 5148 5616 5864 6369 6453 7050 7476 7623 6981 6691 6757 6670 6364 5991 5396 5144 4572 240° 4544 4778 4993 5068 5739 5860 6508 6384 7004 7577 7886 6957 6572 6669 6606 6167 5991 5701 5084 4687 270° 4546 4682 5017 5090 5624 5732 6287 6312 7147 7641 7780 6913 6380 6650 6720 6332 6084 5582 5080 4668 300° 4676 4814 5276 5062 5666 5901 6362 6472 7029 7581 7610 7078 6469 6585 6451 6228 6077 5696 4991 4670 330° 4477 4714 4923 5207 5539 5837 6279 6583 7021 7522 7617 6948 6470 6688 6605 6317 6047 5575 5183 4638

• Số liệu một vài hình chiếu của nguồn tại tâm thùng

Trang 41

Số liệu thực nghiệm (tt.)

41

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0° 22488 24165 26893 30377 34962 39634 45415 49731 54035 54526 54004 50481 45380 40170 35227 31504 28171 26755 22488 24165 30° 10395 10942 12366 13495 15449 17231 19771 22934 26439 31345 34893 37409 38617 38912 38108 35839 32794 30276 10395 10942 60° 4182 4342 4691 5148 5664 6372 7282 8673 9868 11369 13796 15802 16996 19068 19992 20700 20746 20678 4182 4342 90° 1650 1929 1954 2059 2237 2396 2748 3261 3636 4587 5313 5938 6258 6833 7627 8158 8788 9276 1650 1929 120° 996 957 1111 996 1120 1220 1369 1630 1817 1977 2323 2351 2524 2685 2866 2917 3156 3702 996 957 150° 913 916 976 985 882 914 923 997 1229 1167 1048 1246 1179 1251 1400 1422 1523 1410 913 916 180° 1049 1174 946 999 1048 912 1073 945 956 1062 1241 1160 866 933 860 917 735 854 1049 1174 210° 2079 2061 2150 2215 1842 1713 1558 1351 1225 1316 1025 1162 1014 968 919 877 807 707 2079 2061 240° 6196 5721 4967 4390 4033 3485 3148 2640 2481 2566 2270 2029 1808 1643 1483 1423 1373 1210 6196 5721 270° 14587 13983 13424 12420 11079 10305 9628 8691 7291 6324 5386 4737 3953 3525 3192 2843 2634 2493 14587 13983 300° 28796 30099 30698 30333 29075 26444 23693 20730 18438 15448 13648 11834 10834 9568 9043 8261 7937 7597 28796 30099 330° 31601 35721 40075 44849 48002 50125 49829 46509 42747 37798 32817 28586 25445 23222 21062 19391 17534 16130 31601 35721

• Số liệu các hình chiếu của nguồn tại vị trí khác tâm thùng

Trang 42

Sự phân bố cường độ của ảnh

Trang 43

Sự phân bố cường độ của ảnh (tt.)

Trang 44

Trang 45

Trang 46

Biến đổi Fourier rời rạc

Trang 48

Ống chuẩn trực

Định dạng
Số trang	50
Dung lượng	3,13 MB