Tomographic reconstruction: enfoque general para algoritmos rápidos de retroproyección
Autores: Polevoy, Dmitry; Gilmanov, Marat; Kazimirov, Danil; Chukalina, Marina; Ingacheva, Anastasia; Kulagin, Petr; Nikolaev, Dmitry
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Tomographic reconstruction: enfoque general para algoritmos rápidos de retroproyección
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Desafíos contemporáneos
Tomografía computarizada
Eficiencia algorítmica
Proyección hacia adelante
Retroproyección
Algoritmos rápidos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Abordar los desafíos contemporáneos en tomografía computarizada (TC) exige una reconstrucción precisa y eficiente. Esto requiere la optimización de los métodos de TC, particularmente mejorando la eficiencia algorítmica de los operadores más demandantes computacionalmente: la proyección directa y la retroproyección. Cada configuración de medición requiere un par único de estos operadores. Si bien los algoritmos rápidos para calcular los operadores de proyección directa son adaptables a diversas configuraciones, quedan cortos en escenarios de escaneo tridimensional. Por lo tanto, los algoritmos rápidos son imperativos para la retroproyección, un aspecto integral de todos los métodos de reconstrucción establecidos. Este documento introduce un método general para el cálculo de operadores de retroproyección en cualquier configuración de medición. Introduce un método versátil para transponer algoritmos basados en sumas, que dependen exclusivamente de operaciones de suma. El enfoque propuesto permite la transformación de algoritmos diseñados para el cálculo de proyección directa en aquellos adecuados para la retroproyección, manteniendo la complejidad algorítmica asintótica. Empleando este método, se han desarrollado algoritmos rápidos tanto para la proyección directa como para la retroproyección en la TC de haz paralelo de vista reducida en 2D, así como para la TC de haz cónico en 3D. Los valores de complejidad teóricamente fundamentados para los algoritmos propuestos concuerdan con sus estimaciones derivadas experimentalmente.
Descripción
Abordar los desafíos contemporáneos en tomografía computarizada (TC) exige una reconstrucción precisa y eficiente. Esto requiere la optimización de los métodos de TC, particularmente mejorando la eficiencia algorítmica de los operadores más demandantes computacionalmente: la proyección directa y la retroproyección. Cada configuración de medición requiere un par único de estos operadores. Si bien los algoritmos rápidos para calcular los operadores de proyección directa son adaptables a diversas configuraciones, quedan cortos en escenarios de escaneo tridimensional. Por lo tanto, los algoritmos rápidos son imperativos para la retroproyección, un aspecto integral de todos los métodos de reconstrucción establecidos. Este documento introduce un método general para el cálculo de operadores de retroproyección en cualquier configuración de medición. Introduce un método versátil para transponer algoritmos basados en sumas, que dependen exclusivamente de operaciones de suma. El enfoque propuesto permite la transformación de algoritmos diseñados para el cálculo de proyección directa en aquellos adecuados para la retroproyección, manteniendo la complejidad algorítmica asintótica. Empleando este método, se han desarrollado algoritmos rápidos tanto para la proyección directa como para la retroproyección en la TC de haz paralelo de vista reducida en 2D, así como para la TC de haz cónico en 3D. Los valores de complejidad teóricamente fundamentados para los algoritmos propuestos concuerdan con sus estimaciones derivadas experimentalmente.