Subpixel smoothing by floating grids for ring artifact reduction in fan-beam tomography

Authors

  • V.V. Pickalov

Keywords:

inverse problems
gas flow tomography
numerical algorithms
fan-beam tomography
tomogram artifacts
subpixel smoothing
Shepp-Logan filter

Abstract

The distinctions between the artifacts of the tomographic data acquisition systems with parallel and fan-beam geometry are studied. A new method for suppressing such artifacts on the basis of subpixel smoothing by floating grids is proposed. A non-iterative algorithm based on the classical Shepp-Logan method of filtered back-projection with random shifts (within fractions of a pixel) of each detector element or each pixel of a tomogram is developed. According to the results of mathematical simulation using a variety of models, it is shown that the level of ring artifacts can be reduced by subpixel smoothing comparable to the existing methods of artifact suppression.

New computational technologies

Downloads

Published

2014-12-21

Issue

Vol. 15 (2014): Issue 4.

Section

Section 1. Numerical methods and applications

Author Biography

V.V. Pickalov

S.A. Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics of SB RAS
• Chief Researcher

References

  1. Shepp L.A., Stein J.A. Simulated reconstruction artifacts in computerized X-ray tomography // Reconstruction Tomography in Diagnostic Radiology and Nuclear Medicine. Baltimore: Univ. Park Press, 1976. 33-48.
  2. Hsieh J. Computed tomography: principles, design, artifacts, and recent advances. Hoboken: Wiley, 2009.
  3. Sijbers J., Postnov A. Reduction of ring artefacts in high resolution micro-CT reconstructions // Physics in Medicine and Biology. 2004. 49, N 14. N247-N253.
  4. Kim Y., Baek J., Hwang D. Ring artifact correction using detector line-ratios in computed tomography // Opt. Express. 2014. 22, N 11. 13380-13392.
  5. Титаренко С.С., Ягола А.Г. Подавление кольцевых артефактов в режиме реального времени в рентгеновской томографии // Вестник МГУ. Серия 3. Физика. Астрономия. 2010. № 1. 65-67.
  6. Лихачев А.В., Пикалов В.В. Подсеточное сглаживание в алгебраических алгоритмах трехмерной томографии // Математическое моделирование. 1999. 11, № 8. 79-90.
  7. Shepp L.A., Logan B.F. The Fourier reconstruction of a head section // IEEE Trans. Nucl. Sci. 1974. 21, N 3. 21-43.
  8. Кулаков И.Ю., Вологин Д.А., Пикалов В.В. Многосеточный алгоритм в задаче веерной ROI-томографии контрастных объектов // Вычислительные методы и программирование. 2013. 14, вып. 4. 543-548.
  9. Пикалов В.В., Мельникова Т.С. Томография плазмы. Новосибирск: Наука, 1995.
  10. Бойко В.М., Оришич А.М., Павлов А.А., Пикалов В.В. Методы оптической диагностики в аэрофизическом эксперименте. Новосибирск: НГУ, 2009.
  11. Пикалов В.В., Непомнящий А.В. Итерационный алгоритм с вэйвлет-фильтрацией в задаче двумерной томографии // Вычислительные методы и программирование. 2003. 4. 244-253.