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全国大学生数学建模竞赛

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    发表于 2018-11-12 09:24 |只看该作者 |倒序浏览
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    全国大学生数学建模竞赛. b3 n0 Y' Y( Y: ?6 n
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    ' W; Q$ U8 o  S. w( O

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    目录

    一、任务分析

    二、题目一求解

    题目分析:

    模型建立:

    模型求解:

    3.1读数据,绘图

    3.2探测器之间的距离计算

    3.3小圆与发射—接收系统的相对运动

    3.4提取小圆圆心位置坐标

    三、题目二求解

    # t8 O. B* H" ?% `

    一、任务分析

    历年赛题

    任务:CT标定,CT图像重建

    知识:图像处理

    标定模板为椭圆与球。CT测量所得数据为512*180的二维矩阵。

    行数512:接收点个数,列数180:CT旋转次数。所成的二维矩阵并不是真实物体的成像,而是不断旋转的水平投影的叠加。

    每个角度都有一个大小为512的投影向量,一共180个角度的叠加。

    二、题目一求解

    求解:CT系统旋转中心在正方形托盘中的位置、探测器单元之间的距离、CT系统使用的X射线的180个方向

    题目分析:

    标定 CT 系统的安装误差

    模型建立:

    (1)探测器之间的距离

    模型求解:3.1读数据,绘图

    表格一数据读取

    • 9 y( c7 `7 ]5 q
      , ?! e8 J' S2 K! H" J' r
      A=xlsread('E:\math_model_data\data2017\A.xls');( |0 S6 G6 w. ]

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    2 Y/ t9 E' M+ r1 U+ {

    表格二数据读取


    • : S$ M$ T3 c' x& ~7 l0 H
      8 T$ D) q) O: ]* q% ^
      B=xlsread('E:\math_model_data\data2017\A.xls',2);
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      & Z, ~3 z& F" }: q" ]
      mesh(X,Y,B)
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      2 r; |6 b, f+ |
    ! u0 J6 F' @+ l8 x' d' G  l% Y

    3.2探测器之间的距离计算

    • 9 z& F5 w: V- }2 d$ S

      1 _6 s7 J0 d$ Y  a6 {B=xlsread('E:\math_model_data\data2017\A.xls',2);
      7 h1 ~7 m) v1 V* k' H

      ) Q/ Y! P; [0 c3 ^2 i# S
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      + G1 _7 Y4 B$ i. ~

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    • 1 y/ v. O/ @& \$ |0 E9 ]/ D* |
      : u% F* X0 `* {. e5 E5 o" O7 O+ a
      figure- v2 T3 i" D, H- {0 J2 v; ]8 t

      9 t0 g9 n6 k3 ]. ^) Z
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    • + s  q7 s7 S/ F! ~6 b+ v

      5 G7 A, d& A6 C  D) \( k4 X
      # u( I1 F+ J/ K6 l9 S; v* j
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    • ! {: y. S5 m# X2 q/ m
      1 R! Q" e7 U7 N7 W2 ?& @, p
      subplot(221). V$ A! _. V9 r2 ?7 D: n. p
      1 e2 J" |) @' p( {; z

    • & p# p0 G( ?. U  u# H

      , z0 A, b; b* S' X/ b9 uscatter(lenb( B(:,1)~=0 ),B( B(:,1) ~= 0 ,1),20,'filled')7 |4 B# e7 Z6 X, W7 F1 Q% w
      8 o  T7 Y& X/ T' D; r; K2 l& F, Q

    • ) P6 r- [" }4 D. B: F
      6 Q- b% t, j3 t2 N/ q) p5 P
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      " D$ C1 N  a' \! t8 W
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      $ V$ H6 q. M4 W6 ?
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      7 z/ I! A8 s5 @' W/ L
    • ( o7 N1 j7 u* L* r9 P' H  ~
      " |6 G/ W1 k5 l$ S! z
      scatter(lenb( B(:,6)~=0 ),B( B(:,6) ~= 0 ,6),20,'filled')5 Z2 k2 f" F0 r0 D  l" O
      * {" K* t3 g# C: M' y2 w
    • 4 n7 j. Y% I2 ~! b
        j8 D! v  ?0 _; ]; M1 H: f
      title('6'): l3 ]8 w+ V: a0 Q

      # P; x0 [6 M; u# L1 Q! M
    • $ D: n3 [3 G$ O3 F# l( c9 K' ]
      + d( L4 D$ k) @# j" Y$ D
      3 N/ Y0 L( G% y$ l) r1 [% n
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    • / V% k' {4 {: A' E% Q
      ; R# l6 k" c7 {/ F# h% }
      subplot(223)4 q$ P' c) h% u# h2 ]

      ( m0 i6 k6 v5 A  i, t2 E  U

    • ( K7 n! O4 ?1 T# X6 g7 m% ]
      * Q& u; D8 b' h% M
      scatter(lenb( B(:,11)~=0 ),B( B(:,11) ~= 0 ,11),20,'filled')
      9 @  B$ X( s0 R; A: N7 Y0 Q$ X

      . U! J5 i8 L* B: X; Q3 h: z
    • $ l6 t$ R9 ?8 h) e  R0 H
      " a( i! W6 ]) a0 w, w( G$ r
      title('11')
      / I! l$ p- T9 C, y
      3 p% v. c0 P" W

    • * X4 w" u! @: E7 j8 o
      $ R+ R9 a- I/ o& M" X* O
      ' u" N8 Z( h8 P& l3 d. V6 _
      # B6 I) L- o, V5 R  q. _
    • 8 E3 h8 x; `* p  ~8 X/ I7 H, h7 f$ O

      6 r2 Y9 e( p# q' r4 {2 {! T; Y. e: lsubplot(224)! U7 C/ D9 D+ ]) ~
      + {3 C9 u/ q$ B) M

    • ! W$ h+ t! S) J/ d/ L8 K

      ; W  q; q0 S8 Qscatter(lenb( B(:,60)~=0 ),B( B(:,60) ~= 0 ,60),20,'filled')
      , t  p0 C- u% R9 O

      2 e" s( s* l7 Y4 W

    • " F* s+ P, ]& @, Y. g9 K* l
      : J' R* X& f* C4 p; D
      title('60重合')
      * C- t7 C% T  `; f8 ^) O
      - t% q0 J- \3 e% M, \4 H& b  O4 Y

      , l1 c! V4 V/ O0 Y* \- w

    图1:球投影29个点。图6:球投影29个点。 图11:球投影28个点。

    解得,探测器之间的距离和小圆直径的不等关系式:  

    由图即可解得近似解:

    3.3小圆与发射—接收系统的相对运动

    模板:小球与椭圆,小球投影为小圆。系统:CT系统。

    模板与系统相对运动,一动一静。以系统为参照物,系统看做静止物体,则模板为运动物体。取第一个探测器为坐标原点,建立坐标系,解算

    根据特殊点解得

      o4 G7 l: S8 J, v* Z; o7 Z/ L

    点A:

    点B:

    点C:

    解得

    3.4提取小圆圆心位置坐标

    分离段:取极值

    7 t/ V' ^* S% v. f9 h' b  s- b

    重合段:边缘提取后,取平均值作为中心

    得到180个小圆圆心,解得180个角度。

    3.5参数修正

    3.5.1 进一步确定旋转角度的范围

    ) H3 m4 E5 t$ K: K0 U' c3 \

    3.5.2 修正旋转中心坐标

    : E) Z. h" o' V
    1 d4 v5 A6 a- c, w6 F" Z" {7 i" I7 x

    6 S" u/ P/ W5 e$ p+ k0 b
    : w) @* w! D2 u* _* h5 L. W4 M
    zan
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