什么是 CT 迭代重建？
迭代重建逐步计算 CT 体数据：它根据当前估计模拟投影，与实测投影比较，并不断修正体数据，直到两者一致。Voxray QRT 等基于模型的方法还会模拟扫描的物理过程，因此射束硬化和金属伪影从一开始就不会产生。
迭代重建的原理
大多数 CT 设备使用滤波反投影（FDK）进行重建。它从滤波后的投影一次性计算出体数据，速度很快，但前提是数据理想：单一 X 射线能量、精确的几何、圆轨迹，以及足够多且无噪声的投影。
迭代重建则把重建视为一个优化问题。它从体数据的初始估计出发，模拟该体数据会产生的投影，与实测投影比较，并更新体数据以缩小差异。经过多次这样的迭代后，体数据就能尽可能好地解释测量数据。
由于模拟步骤可以按需细致地对测量建模，迭代方法能够考虑 FDK 不得不忽略的因素：每个探测器像素的噪声、X 射线能谱、射线源和探测器的实际位置，以及关于零件的先验知识。
迭代重建适用的场景
投影数量少或角度受限，例如为了缩短扫描时间，或零件无法从所有方向扫描。
因曝光时间短、材料密度高或体素小而噪声较大的数据。
存在射束硬化和金属伪影的多材料零件（前提是方法对 X 射线能谱建模）。
螺旋、分层成像、机器人 CT 等非圆轨迹，以及存在几何误差的扫描。
传统迭代重建与 QRT 对比
来自一次油分离器扫描的两个视图。拖动滑块进行比较。
迭代重建方法的类别
这些方法的区别在于对测量的模拟包含哪些内容。建模越全面，能避免的伪影就越多。
代数方法（ART、SART、SIRT）
原理: 逐条射线或一次针对所有射线，反复修正体数据，使其投影与实测投影一致。
局限: 使用与 FDK 相同的简化物理模型，因此射束硬化依然存在。噪声随迭代次数增加，结果取决于何时停止迭代。
统计方法
原理: 对探测器的光子统计建模，并降低噪声较大射线（例如穿过高密度材料的射线）的权重。
局限: 能降低噪声，但通常仍假设单一 X 射线能量。噪声模型的强度需要调节。
正则化方法（TV、压缩感知）
原理: 加入先验知识，例如零件由密度恒定的区域组成。这使得用少量投影进行重建成为可能。
局限: 正则化过强会去除细节，并把渐变过渡变成平坦的块状区域。
基于模型的方法
原理: 模拟扫描的物理过程：多色能谱、探测器和精确的几何。由这些效应引起的伪影从一开始就不会产生。
局限: 每次迭代需要多得多的计算量，并且需要准确的设备模型。没有 GPU 的话，日常使用会太慢。
Voxray QRT 如何运用迭代重建
QRT 是一种面向工业 CT、基于物理的模型迭代重建。它对多色 X 射线能谱和测量的物理过程建模，计算出最能解释所记录投影的体数据。
在重建过程中，QRT 还会估计每张投影的几何误差，因此可以用同一算法处理机器人 CT、分层成像和其他轨迹。它运行在 NVIDIA GPU 上，无需针对每个数据集调整参数即可获得良好结果。
物理模型
从源头避免射束硬化和金属伪影，而不是事后校正。
几何校正
逐个投影校正机械公差、轴偏移和焦点漂移。
任意轨迹
圆轨迹、螺旋、分层成像和机器人 CT，直接使用您扫描仪的原始数据。
GPU 加速
2k 探测器的 2,500 张投影，在单块 RTX 4090 上需要 32 分钟，两块需要 18 分钟。
案例研究
7 针电源连接器的缺陷检测
我们与 Robert Bosch GmbH Corporate Research 合作，在一个塑料外壳中装有铜合金引脚的连接器上比较了滤波反投影、双能融合和 QRT，并通过抛光截面进行验证。引脚之间的空洞在滤波反投影中被遮盖，在双能中部分可见，而在 QRT 中清晰可辨。
阅读案例研究
关于迭代重建的常见问题
什么是 CT 迭代重建？
一种计算 CT 体数据的方法：反复根据当前估计模拟投影，与实测投影比较并修正体数据，直到模拟数据与测量数据一致。
滤波反投影与迭代重建有什么区别？
滤波反投影（FDK）一次性计算体数据，并假设数据理想。迭代重建需要多次计算，但可以对噪声、X 射线能谱和实际扫描几何建模，从而减少伪影，并适用于更少的投影和任意轨迹。
迭代重建比 FDK 慢吗？
是的，每次迭代都要模拟并比较所有投影。借助 GPU，速度足以满足日常使用：在我们的基准测试中，QRT 在单块 RTX 4090 上用 32 分钟重建 2k 探测器的 2,500 张投影。
迭代重建本身会产生伪影吗？
会。简单代数方法迭代次数过多会放大噪声，正则化过强会让表面呈块状并丢失细节。基于模型的方法用物理来解释数据而不是对数据做平滑，因此较少需要这类调节。
工业 CT 的迭代重建与医学 CT 一样吗？
原理相同。在医学 CT 中，迭代重建主要用于降低辐射剂量。在工业 CT 中，目标是减少多材料零件的伪影、获得可靠的测量结果、缩短扫描时间以及支持非圆轨迹。
我可以用自己的扫描数据测试 QRT 吗？
可以。申请免费试用，在您自己的工作站上重建数据集；或选择重建服务，将数据集发送给我们，由我们为您重建。
用您自己的扫描数据体验迭代重建
通过免费试用，用 QRT 重建您自己的数据，或与我们聊聊您的零件和扫描设备。