قسم الفيزياء يناقش اطروحة دكتوراه تبحث في انشاء صور ثلاثية الابعاد بالتصوير المقطعي

ناقش قسم الفيزياء في كلية التربية للعلوم الصرفة (ابن الهيثم) اطروحة الدكتوراه الموسومة (التصوير المقطعي للصور ثلاثية الابعاد) للطالبة ( حــــوراء هـــادي چيــاد ) التي انجزتها تحت اشراف التدريسي في القسم (أ.م.د. حميد مجيد عبد الجبار).

ويهدف البحث الى خلق صور ثلاثية الابعاد  بالتصوير المقطعي المحوسب بااستخدام برنامج الماتلاب .

ونظرا لامكانية التصوير المقطعي Computed Tomography (CT) على انتاج صور للتركيب الداخلي للجسم دون الحاجة الى اتلاف الجسم،لهذا السبب ، تم فتح آفاق جديدة للباحثين عن هذه التقنية.

      تهتم هذه الاطروحة بتطوير نموذج لإعادة بناء الصور من مساقطها بعدة طرق. تستخدم الطريقة الأولى تحويل رادون ثنائي الابعاد لإنشاء مساقط ثنائية الأبعاد لكل شريحة من الكائن ثلاثي الأبعاد على ارتفاعات مختلفة. تُستخدم طريقة الإسقاط  الخلفي ثنائي الأبعاد و طريقة نظرية شريحة فورير (FST) لإعادة بناء كل شريحة إسقاط ثنائية الأبعاد للكائن ثلاثي الأبعاد. أظهرت النتائج قدرة طريقة نظرية فورير على إعادة بناء الهيكل الخارجي للكائن والبنية الداخلية له لكنها لم تستطع إزالة كل نقاط الضبابيه ، لذلك ، اقترح هذا البحث تطبيق حد العتبة لإزالة النقاط الزائدة بسبب الضبابيه، في حين طريقة الاسقاط الخلفي ، اظهرت قدرتها على إعادة بناء الهيكل الخارجي للكائن و عدم قدرتها على إعادة بناء الهيكل الداخلي للكائن بسبب تاثير الضبابية ، لذلك ، اقترح في هذا البحث ، مرشح رامب في مجال الترددي الذي اثبت جدارته في ازالةالضبابية واسترداد البنية الداخلية للكائن.

في الطريقة الثانية  تم استخدام تحويل رادون ثلاثي الأبعاد لإنشاء مساقط ثلاثية الابعاد للكائن ثلاثي الأبعاد. تم استخدام الاسقاط الخلفي ثلاثي لاعادة بناء الكائن ثلاثي الابعاد, حيث من النتائج لاحظنا ان هذه الطريقة لها القدرة على إعادة بناء الهيكل الخارجي للكائن وعدم قدرتها على إعادة بناء الهيكل الداخلي له بسبب تأثير الضبابية ، لذلك ، اقترح في هذا البحث استخدام مرشح رامب في الفضاء الترددي لازالة تاثير الضبابية ولكن تبين من النتائج  انه خفق في إزالة تاثيرالضبابية بالطريقة التي تمكنه من استرداد البنية الداخلية للكائن ثلاثي الابعاد.

الطريقة الثالثة تمت باستخدام تحويل الاشعة السينية لخلق مساقط رباعية الابعاد ثم استعادة الجسم من هذه المساقط رباعية الابعاد بااستخدم طريقتين وهما طريقة التحويل المركزي وطريقة الاسقاط الخلفي ثلاثي الابعاد . تبين من النتائج ان طريقة التحويل المركزي خفقت في استعادة الكائن بسبب ضعف امكانيتها في رص المساقط الرباعية عند تحويلها الى مساقط ثلاثي الابعاد. بينماطريقة الاسقاط الخلفي تمكنت من استعادة الكائن ثلاثي الابعاد لكنها فشلت في استعادة البنية الداخلية له وبعد تطبيق مرشح رامب في الفضاء الترددي لاحظنا انه خفق ايضا في استعادة البنية الداخلية للكائن ثلاثي الابعاد.

في هذه الاطروحة أيضًا ، اقترح ثلاثة أنواع من الاستيفاء لتقليل جرعة الإشعاع للمريض ووقت إعادة بناء الكائن هي (الاستيفاء بااقرب جار ، الاستيفاء الخطي ، والاستيفاء الغير خطي)يطبق على المساقط ثنائية الأبعاد المأخوذه عند الفارق الزاوي أكبر من درجة واحدة. تم تبني طريقتين لإعادة الإعمار في هذه الدراسة ، هما طريقة الإسقاط الخلفي وطريقة نظرية شريحة فورييه ، و اثبتت النتائج ان طريقة إعادة الإعمار الثانية وباستخدام الاسيفاء الخطي فانها تتمكن من استعادة الكائن بصوره مقبوله عندما يكون الفرق الزاوي أقل من 20 درجة.

واوصت الطالبة في ختام اطروحتها بما يأتي :

1. دراسة تاثير مرشحات اخرى غير المستخدمة في الاطروحة وملاحظة تاثيرها

2. دراسة تحويل فورير ثلاثي الابعاد لانتاج صور ثلاثية الابعاد

3. تطبيق تحويل الاشعة السينية لتكوين صور للبنية الداخلية للجسم     

   ---

3D image Tomography

By Hawra’a Hadi Jiad

Supervised by Hameed Majeed Abduljabar

Abstract

Due to the possibility of CT to produce images of the internal structure for the different objects without the need to damage the object, for this reason, new horizons have been opened researchers for this technique

This work is concerned with developing a model for reconstructing images from its projections by three methods

The first method is used the 2D Radon transform to generate a 2D projection for each slice of the 3D object at different heights. The 2D Back-Projection (2D BP) and the Fourier Slice Theorem methods (FST) are used to reconstruct each 2D projection slice of the 3D object. The results showed the capability of the FST to reconstruct the external and the internal structure of it. Beside that the Fourier Slice Theorem could not remove all blurring artifact, so, this research, is suggest threshold technique to eliminate the excessive points due to the blurring artifact ,while the 2D BP, which has the capability to reconstruction the external structure of the object and its inability to reconstruction the internal structure of it because of the blurring artifact, so, this research, suggested the Ramp filter in frequency domain to eliminate the blurring artifact and it successful to remove the blurring artifact and retrieve the internal structure.

        The second method has used the 3D Radon Transform to generate a3D projection for the 3D object. The 3D Back-Projection (3D BP) is used to reconstruct the 3D object, the 3D BP, which was capable to reconstruction the external structure of the object and in able to reconstruction the internal structure because of the blurring artifact, so, this research, suggested the Ramp filter in the frequency domain to eliminate the blurring artifact but cannot remove the blurring artifact and retrieve the internal structure 

       The third method has used the X-ray projections for a 3D object to generate the 4D projections. The central section theorem for the X-ray projection and the 3D Back Projections for X-ray Projection are used to retrieved 3D object from 4D projection. The central section theorem therefore was fielded to retrieve object while the 3D Back Projection is successful to retrieve the external structure but inability to retrieve the internal structure of it because of the blurring artifact, so, this research, suggested the Ramp filter in the frequency domain to eliminate the blurring artifact although it cannot remove the blurring artifact and retrieve the internal structure. 

        Also in this dissertation suggest three types of interpolation to reduce the dose of radiation to the patient and the time to reconstruct object are the nearest neighbor interpolation, linear interpolation, and non-linear interpolation applied on 2D sinogram that taken at angular difference greater than one degree. Two reconstruction methods are adopted in this study the back-projection method and Fourier slice theorem method, from the results the second reconstruction proven to be a promising reconstruction with the linear interpolation method when the angular difference is less than 20o