Original title: Účelový design trajektorie pro rychlejší a kvalitnější rentgenovou počítačovou tomografii
Translated title: Task specific trajectory design for faster and higher quality X-ray computed tomography
Authors: Blažek, Pavel ; Oberta, Peter (referee) ; Mancini, Lucia (referee) ; Kaiser, Jozef (advisor)
Document type: Doctoral theses
Year: 2026
Language: eng
Publisher: Vysoké učení technické v Brně. CEITEC VUT
Abstract: [eng] [cze]
Průmyslová rentgenová počítačová tomografie (CT) se stala klíčovým nástrojem pro nedestruktivní testování. Konvenční akviziční metody, založené typicky na kruhových trajektoriích se statickými geometrickými parametry, vykazují omezení z hlediska prostorového rozlišení, rychlosti měření a~flexibility – zejména při zobrazování plochých objektů. Tato disertační práce zkoumá nový přístup k úloze specifické optimalizace skenování pomocí trajektorií s proměnlivým zvětšením, které jsou přizpůsobeny geometrii objektu. Hlavní výzkumná otázka zní, zda lze pomocí CT s proměnlivým zvětšením zlepšit prostorové rozlišení a~zkrátit dobu akvizice, aniž by došlo ke zhoršení přesnosti měření. Za tímto účelem je v práci představen automatický algoritmus, který generuje trajektorii s proměnlivým zvětšením na základě známého modelu objektu. Navržená metoda umožňuje lokální přizpůsobení zvětšení s cílem zlepšit rozlišení v oblastech zájmu. Geometrické odchylky vznikající při změně zvětšení – například nesouosost rotační osy nebo drift ohniska – byly identifikovány jako klíčové zdroje degradace kvality obrazu. Byly navrženy dvě korekční strategie: offline algoritmus využívající známý referenční objekt a~online metoda pro korekci rotační osy založená na analýze konzistence projekcí. Druhý přístup účinně kompenzuje chyby závislé na poloze, které snižují kvalitu rekonstrukce. Dále je zkoumán potenciál variabilního zvětšení ke zrychlení procesu CT akvizice. Ačkoli použití pro rozšíření zorného pole vedlo pouze k omezenému zlepšení, navržená adaptivní strategie vzorkování vedla k významnému snížení počtu projekcí při zachování prostorového rozlišení. Výsledky prokazují, že trajektorie s proměnlivým zvětšením umožňuje jak zvýšení rozlišení, tak úsporu času při měření. Industrial X-ray computed tomography (CT) has become a~pivotal tool for non-destructive testing. Conventional acquisition methods, typically based on circular scan trajectories with fixed geometric parameters, impose limitations in terms of resolution, measurement speed, and flexibility, particularly when imaging planar objects. This dissertation investigates a~novel approach for task-specific scan optimization using variable zoom trajectories tailored to object geometry. The primary research question explores whether variable zoom CT can improve spatial resolution and reduce acquisition time without compromising measurement accuracy. To address this, the thesis presents an automatic algorithm that generates variable zoom trajectory from prior object model. The proposed method enables local magnification adaptation to enhance resolution in regions of interest. Geometric deviations introduced during zooming, such as rotation axis misalignment and focal spot drift, are identified as critical sources of degradation in image quality. Two correction strategies are developed: an offline correction algorithm using a~known reference object, and a~axis-of-rotation correction method based on online analysis of projection consistency. The latter effectively mitigates pose-dependent errors that degrade reconstruction fidelity.The potential of variable zoom trajectories to reduce acquisition time is also examined. Although employing variable zoom for field of view (FOV) extension showed limited performance gains, the proposed adaptive sampling strategy resulted in a~substantial reduction in the number of required projections while preserving spatial resolution. Results demonstrate that variable zoom trajectory enables resolution enhancement and acquisition time savings.
Keywords: Korekce geometrie; Proměnlivé zvětšení; Rentgenová počítačová tomografie; Rozlišení; Rychlá CT akvizice; Trajektorie; fast CT; geometry correction; resolution; trajectory; variable zoom; X-ray computed tomography

Institution: Brno University of Technology (web)
Document availability information: Fulltext is available in the Brno University of Technology Digital Library.
Original record: https://hdl.handle.net/11012/260595

Permalink: http://www.nusl.cz/ntk/nusl-778799


The record appears in these collections:
Universities and colleges > Public universities > Brno University of Technology
Academic theses (ETDs) > Doctoral theses