Adaptive X-ray Tomography Image Reconstruction

Nome: Tiago Tadeu Wirtti
Tipo: Tese de doutorado
Data de publicação: 08/08/2019
Orientador:

Nomeordem decrescente Papel
Evandro Ottoni Teatini Salles Orientador

Banca:

Nomeordem decrescente Papel
Evandro Ottoni Teatini Salles Orientador
Hae Yong Kim Examinador Externo
Luiz Alberto Pinto Examinador Externo
Mario Sarcinelli Filho Examinador Interno
Rodrigo Varejao Andreao Examinador Externo

Resumo: Em reconstrução de imagem de tomografica de raios-X, uma das abordagens mais bem sucedidas envolve a modelagem estatística de uma função fidelidade de norma l2 combinada com algum tipo de regularização de norma lp, 1 < p < 2, onde p 2 R. Entre elas, se destaca por seus resultados e desempenho computacional uma técnica que envolve minimização alternada entre (i) a solução da função fidelidade de norma l2 pela técnica de reconstrução
algébrica simultânea (SART, simultaneous algebraic reconstruction technique) e (ii) a solução de um termo regularizador que usa transformação gradiente discreta (DGT, discrete gradient transform) minimizada por variação total (TV, total variation). O presente trabalho propõe a melhoria do processo de reconstrução através da adição à função objetivo de um termo baseado em preservação bilateral de bordas (BEP, bilateral edge preservation), resultando em um método de três passos. BEP é uma metodologia de redução de ruído e tem o propósito de eliminar de forma adaptável o ruído na fase inicial do
processo de reconstrução. Como consequência, a adição de BEP melhora a otimização do termo de fidelidade e o resultado da minimização da DGT por variação total. Experimentos com dosagem regular mostram resultados favoráveis em comparação com métodos clássicos, tais como Retroprojeção com Filtragem (Filtred Backprojection, ou FBP) e outros mais modernos, tais como solução por otimização de norma l2 por SART, especialmente para a métrica SSIM. Embora não sejam tõa proemintes no caso de reconstrução com dosagem regular, os resultados com PSNR são coerentes com os do SSIM. Para baixa dosagem, a qualidade da rescontrução piora para todos os métodos, mas é notadamente inferior para FBP e SART. Neste contexto de número limitado de projeções (baixa dosagem), o método proposto apresenta reconstruções com bordas mais bem definidas, além de melhor constraste e menos artefatos em superfícies regulares (pouca variação de intensidade). Esses resultados são obtidos geralmente com um menor número de passos em comparação com os
demais métodos implementados nesta Tese. É experimentalmente mostrado que variando a norma no decorrer do processo de reconstrução é possível manter o método proposto estável ao longo de um número suficientemente grande de passos. Para reconstruções com um número limitado de projeções (reconstrução de baixa dosagem), o método proposto pod alcançar resultados consideráveis em termos de PSNR e SSIM devido à possibilidade de controlar melhor o ruído na fase inicial do processo de reconstrução.
Palavras-chave: Processamento de sinal , Tomografia, Reconstrução de imagem, Imageamento por raiox-X, Estatística Bayesiana, Preservação bilateral de bordas

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