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

Authors

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.

Author Biography

V.V. Pickalov

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.

Published

2014-12-21

How to Cite

Пикалов В.В. Subpixel Smoothing by Floating Grids for Ring Artifact Reduction in Fan-Beam Tomography // Numerical methods and programming. 2014. 15. 726-731

Issue

Section

Section 1. Numerical methods and applications