医学断层扫描CT重建demo

1.Radon变换(Radon Transform)是一种数学变换,用于将二维图像中的信息转换为一维数据。它最初由奥地利数学家约翰·拉东(Johann Radon)于1917年提出,被广泛用于图像处理、医学成像和其他领域。Radon变换的主要目标是提取图像中的几何形状和结构信息。

2.以下是Radon变换的一些关键概念和特点:

投影数据(Projection Data):Radon变换将一个二维图像投影到一系列一维线上,这些线的方向可以根据需要选择。每个投影线上的值表示该线上的图像强度总和,通常使用积分来计算。这些投影数据构成了图像在Radon空间中的表示。

Radon空间(Radon Space):投影数据组成的空间被称为Radon空间,它是一个多维空间,其中每个维度对应于不同的投影角度。在Radon空间中,可以观察到图像的几何信息,如直线、边缘和形状。

Sinogram:Sinogram是Radon变换的结果,它是一个矩阵或图像,表示不同角度上的投影数据。Sinogram通常呈现为灰度图像,可以保存和可视化以供后续分析和处理。

逆Radon变换(Inverse Radon Transform):逆Radon变换是Radon变换的逆过程,它将Sinogram或投影数据还原为原始二维图像。逆Radon变换允许从投影数据中恢复图像的几何和结构信息。

应用领域:Radon变换在医学成像中非常重要,特别是在计算机断层扫描(CT扫描)中。它还用于图像分析、物体检测、模式识别和图像重建等领域。

总之,Radon变换是一种强大的工具,用于将二维图像中的信息转换为一维投影数据,以便分析和处理图像中的结构和几何信息。逆Radon变换则允许将投影数据还原为原始图像。这个变换在医学成像等领域中有广泛的应用

3.下面是简单的一段代码,仅供参考学习

import numpy as np
import matplotlib.pyplot as plt
from skimage.transform import radon,iradon
from skimage import io

打开一个测试图像

image = io.imread("1.png", as_gray=True)

Radon变换

theta = np.linspace(0., 180., max(image.shape), endpoint=False)

sinogram = radon(image, theta=theta)

执行Radon逆变换

reconstructed_image = iradon(sinogram, theta=theta, circle=True)

显示原始图像、Radon投影和逆变换结果

plt.figure(figsize=(10, 5))
plt.subplot(131)
plt.title("1")
plt.imshow(image, cmap=plt.cm.Greys_r)

plt.subplot(132)
plt.title("2")
plt.xlabel("Projection Angle (degrees)")
plt.ylabel("Projection Position (pixels)")
plt.imshow(sinogram, cmap=plt.cm.Greys_r, aspect='auto', extent=(0, 180, 0, sinogram.shape[1]))

plt.subplot(133)
plt.title("3")
plt.imshow(reconstructed_image, cmap=plt.cm.Greys_r)

plt.tight_layout()
plt.show()

也可以自己生成一个正方形图像进行测试,然后通过上述代码,具体效果图如下:

创建一个方形

image_size = 128
image1 = np.zeros((image_size, image_size))

创建一个方形

l = image_size // 4
image1[image_size // 2 - l:image_size // 2 + l,
image_size // 2 - l:image_size // 2 + l] = 1

image = image1

image.png

当然,图片的分辨率越高,也就是光电探测器数量越密集,重建效果会更好,下图是分辨率提升至1024*1024的重建数据。


image.png
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