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基于真实退化估计与高频引导的内窥镜图像超分辨率重建

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自动化学报 2024年第2期50卷 334-347页

作者：李嫣任文琦张长青张金刚聂云峰中国科学院信息工程研究所北京100093 中国科学院大学网络空间安全学院北京100190 中国科学院大学未来技术学院北京100039 中山大学网络空间安全学院深圳518107 天津大学智能与计算学部天津300350 布鲁塞尔自由大学应用物理与光子学系比利时布鲁塞尔1050

内窥镜是诊断人体器官疾病的重要医疗设备,然而受人体内腔环境影响,内窥镜图像分辨率一般较低,需对其进行超分辨处理.目前多数基于深度学习的超分辨算法直接使用双三次插值下采样从高质量图像中获取低分辨率(Low-resolution, LR)图像以... 详细信息

内窥镜是诊断人体器官疾病的重要医疗设备,然而受人体内腔环境影响,内窥镜图像分辨率一般较低,需对其进行超分辨处理.目前多数基于深度学习的超分辨算法直接使用双三次插值下采样从高质量图像中获取低分辨率(Low-resolution, LR)图像以进行配对训练,此种方式会导致纹理细节丢失,不适用于医学图像.为解决该问题,针对医学内窥镜图像开发了一种新颖的退化框架,首先从真实低质量内窥镜图像中提取丰富多样的真实模糊核与噪声模式,之后提出一种退化注入算法,利用提取的真实模糊核与噪声将高分辨率(High-resolution, HR)内窥镜图像退化为符合真实域的低分辨率图像.同时,提出一种高频引导的残差密集超分辨网络,采用基于双频率信息交互的频率分离策略,并设计多层级融合机制,将提取的多级高频信息逐层嵌入残差密集模块的多层特征,以充分恢复内窥镜图像的高频细节和低频内容.在合成与真实数据集上的大量实验表明,我们的方法优于对比方法,具有更好的主客观质量评价.

关键词：内窥镜图像超分辨率退化估计高频引导卷积神经网络

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T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期乳腺癌患者乳房切除术后前哨淋巴结微转移的处理

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中华乳腺病杂志（电子版） 2024年第2期18卷 85-92页

作者：李朝阳任文琦侯令密蒋燕清刘沁豪赵永真张梅钱双强李金穗川北医学院临床医学院四川南充637000 川北医学院附属医院甲状腺乳腺外科四川南充637000 川北医学院眼视光医学院四川南充637000 川北医学院医学检验系四川南充637000 达州市中心医院乳腺甲状腺血管外科四川达州635000

目的:探讨乳房切除术后不同腋窝处理方式对T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期乳腺癌患者乳腺癌特异性生存率(BCSS)的影响。方法:本研究为回顾性队列研究,分析了SEER数据库中2010—2019年3871例病理诊断为T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期单侧浸润性乳腺导管... 详细信息

目的:探讨乳房切除术后不同腋窝处理方式对T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期乳腺癌患者乳腺癌特异性生存率(BCSS)的影响。方法:本研究为回顾性队列研究,分析了SEER数据库中2010—2019年3871例病理诊断为T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期单侧浸润性乳腺导管癌并行乳房切除的患者数据。根据患者术后腋窝处理情况,将其分为前哨淋巴结活组织检查(SLNB)组(2519例)和SLNB联合腋窝淋巴结清扫(ALND)组(1352例)。其中,又将SLNB组患者分为术后放射治疗(PMRT)组(706例)和无术后放射治疗(Non-PMRT)组(1813例)。通过倾向评分匹配法(PSM)平衡基线特征后,采用Kaplan-Meier法及Log-rank检验比较不同组患者的BCSS。单因素分析、多因素分析及亚组分析均采用Cox比例风险回归模型筛选其风险因素。结果:共185例患者死于乳腺癌,其中SLNB组81例,ALND组104例。SLNB组中,Non-PMRT组乳腺癌相关死亡37例,PMRT组35例。生存分析显示:ALND组与SLNB组患者的BCSS比较,差异无统计学意义(χ^(2)=0.260,P=0.610);Non-PMRT组和PMRT组患者的BCSS比较,差异无统计学意义(χ^(2)=0.893,P=0.345)。Cox回归分析结果显示,对于全部患者,年龄、组织学分级、肿瘤大小和分子分型是患者BCSS的独立影响因素;对于SLNB组患者,分子分型是患者BCSS的独立影响因素。ALND并没有显著改善患者的BCSS(HR=0.953,95%CI:0.710~1.279,P=0.750);同时,PMRT也没有显著改善仅行SLNB患者的BCSS(HR=1.193,95%CI:0.746~1.908,P=0.462)。亚组分析结果显示,无论患者是否接受PMRT,ALND均没有为其带来BCSS获益(未接受PMRT:HR=0.998,95%CI=0.700~1.424,P=0.993;接受PMRT:HR=1.286,95%CI=0.770~2.148,P=0.336)。同时,ALND也没有给其他亚组患者带来获益,尤其对于激素受体阴性、HER-2阳性患者,ALND还可能对其BCSS造成不良影响(HR=9.577,95%CI=1.226~74.849,P=0.031)。结论:ALND和PMRT均未能有效改善T_(1-2)N_(1mi)M_(0)期乳腺癌患者的预后。

关键词：乳腺肿瘤前哨淋巴结微转移腋窝淋巴结清扫预后

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基于结构加权低秩近似的泊松图像去模糊

北京航空航天大学学报 2020年第9期46卷 1701-1710页

作者：吴庆波任文琦中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100193 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

针对由高斯模糊和泊松噪声引起的图像降质问题,提出了一种基于结构加权低秩近似的图像去模糊方法。首先,通过依次组合缩放、旋转、剪切和翻折等四种基本操作引入结构变换,以增加搜索空间内候选图像块的相似性。然后,构造新的目标函数,... 详细信息

针对由高斯模糊和泊松噪声引起的图像降质问题,提出了一种基于结构加权低秩近似的图像去模糊方法。首先,通过依次组合缩放、旋转、剪切和翻折等四种基本操作引入结构变换,以增加搜索空间内候选图像块的相似性。然后,构造新的目标函数,利用相似图像块的低秩性,在正则项中使用加权核范数(WNN)对结构变换后的图像块进行惩罚,以在去模糊的同时抑制泊松噪声。最后,基于半正定二次分裂(HQS)方法设计交替优化方案,用于求解目标函数,从泊松图像中去除模糊。实验结果表明:在多种泊松噪声强度下,所提方法取得的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)都高于当前同类去模糊方法。

关键词：图像去模糊泊松噪声结构变换加权低秩近似半正定二次分裂(HQS)

基于梯度矢量卷积场的四阶各向异性扩散及图像去噪

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光学精密工程 2013年第10期21卷 2713-2719页

作者：任文琦王元全天津理工大学计算机与通信工程学院天津300384

进一步研究了基于偏微分方程的图像去噪方法。为了去除二阶偏微分方程(P-M模型)引起的阶梯效应以及提高四阶偏微分方程(Y-K模型)的边缘及纹理保护能力,本文将梯度矢量卷积场(GVC)引入到四阶偏微分方程Y-K模型中,提出了基于GVC的四阶各... 详细信息

进一步研究了基于偏微分方程的图像去噪方法。为了去除二阶偏微分方程(P-M模型)引起的阶梯效应以及提高四阶偏微分方程(Y-K模型)的边缘及纹理保护能力,本文将梯度矢量卷积场(GVC)引入到四阶偏微分方程Y-K模型中,提出了基于GVC的四阶各向异性扩散模型。首先,减去原始Y-K模型中的部分梯度方向扩散。然后,引入GVC场以代替图像在梯度方向的二阶导数直接计算。由于GVC场可以较准确地确定图像的边缘位置,并对噪声具有很强的鲁棒性,因此得到了有效的各向异性扩散模型。实验结果表明,运用本文去噪方法可以更好地保护图像边缘及纹理等细节特征,而且能够有效地提高峰值信噪比;文中所有在实验中得到的峰值信噪比均比原始模型高1dB以上。

关键词：图像去噪梯度矢量卷积(GVC)场偏微分方程各向异性扩散边缘及纹理保护

基于收缩场学习的Retinex低照度图像增强

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北京航空航天大学学报 2020年第9期46卷 1711-1720页

作者：吴庆波王蕊任文琦中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100193 中国科学院大学网络空间安全学院北京100049

为增强低照度图像和抑制噪声,提出了一种通过学习收缩场(SF)改进Retinex分解的图像增强方法。首先,构造新的目标函数,在正则项中引入2组不同的高阶滤波器分别约束未知的反射图和照明图。高阶滤波器可以学习到多种激活模式,有利于在恢复... 详细信息

为增强低照度图像和抑制噪声,提出了一种通过学习收缩场(SF)改进Retinex分解的图像增强方法。首先,构造新的目标函数,在正则项中引入2组不同的高阶滤波器分别约束未知的反射图和照明图。高阶滤波器可以学习到多种激活模式,有利于在恢复反射图的同时抑制噪声污染。然后,在优化目标函数时通过求解收缩场更新隐变量,参数化的压缩函数可以自适应地调整相应滤波器在反射图和照明图上的响应。最后,在每个级联内更新照明图之前,嵌入一个辅助的收缩场,以抑制噪声和不良伪影的传播,从而更精确地估计照明图。实验结果表明,所提方法取得的峰值信噪比(PSNR)和结构相似性(SSIM)均高于当前最新的低照度图像增强方法。

关键词：低照度图像 Retinex模型图像增强图像去噪收缩场(SF)模型

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基于GVC的扩散模型与图像去噪方法研究

基于GVC的扩散模型与图像去噪方法研究

作者：任文琦天津理工大学

学位级别：硕士

当今社会,有大量的图像数据需要处理。而且,很多领域中需要通过图像来解释现象或者得出结论,但这些图像往往会受到噪声的干扰,例如医学图像,遥感图像,考古图像等。因此,对图像的噪声去除具有很重要的现实意义。近二十年来,基于偏微分... 详细信息

当今社会,有大量的图像数据需要处理。而且,很多领域中需要通过图像来解释现象或者得出结论,但这些图像往往会受到噪声的干扰,例如医学图像,遥感图像,考古图像等。因此,对图像的噪声去除具有很重要的现实意义。近二十年来,基于偏微分方程的图像去噪方法得到了广泛的研究与应用。而基于偏微分方程的方法又可以分为二阶偏微分方程和四阶偏微分方程。二阶偏微分方程的代表模型就是P-M方程。但是P-M模型处理得到的结果很容易产生阶梯效应,这种现象会引起后续图像处理的误判断。四阶偏微分方程的代表模型是Y-K方程。Y-K模型可以有效的去除阶梯效应,但由于该算法是一个各向同性的滤波算法,因此在图像边缘保护能力会有所降低,使得去噪结果中边缘和纹理等细节信息丢失。考虑到以上的缺点,本文将梯度矢量卷积场(Gradient Vector Convolution, GVC)引入到P-M和Y-K模型中,提出了两种新的扩散模型。由于GVC对高斯噪声有很强的鲁棒性和凹面收敛能力,可以有效指向图像边缘,而且计算速度非常快,因此本文的新模型在去噪效果,边缘保护能力和计算速度方面都有一定的提高。首先,提出了基于GVC的二阶扩散模型,该模型提高了原始P-M模型中逆扩散项的数值稳定性,在受到高斯噪声影响的情况下,逆扩散项仍然可以有效的阻止模型在图像边缘的扩散并提高在平滑区域的扩散。其次,提出了基于GVC的四阶扩散模型。原始的Y-K模型是一个各向同性的滤波方法,本文提出的新模型降低了图像在边缘方向的扩散,得到一个有效的各向异性扩散模型,从而更好的保护了图像的边缘、纹理细节特征并提高了峰值信噪比。

关键词： GVC P-M模型 Y-K模型各向异性扩散纹理保护

用于单幅模糊图像超分辨的Transformer融合网络

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中国图象图形学报 2022年第5期27卷 1616-1631页

作者：刘花成任文琦王蕊操晓春中山大学网络空间安全学院深圳518107 中国科学技术大学软件学院苏州215123 中国科学院信息工程研究所信息安全国家重点实验室北京100093

目的以卷积神经网络为代表的深度学习方法已经在单帧图像超分辨领域取得了丰硕成果,这些方法大多假设低分辨图像不存在模糊效应。然而,由于相机抖动、物体运动等原因,真实场景下的低分辨率图像通常会伴随着模糊现象。因此,为了解决模糊... 详细信息

目的以卷积神经网络为代表的深度学习方法已经在单帧图像超分辨领域取得了丰硕成果,这些方法大多假设低分辨图像不存在模糊效应。然而,由于相机抖动、物体运动等原因,真实场景下的低分辨率图像通常会伴随着模糊现象。因此,为了解决模糊图像的超分辨问题,提出了一种新颖的Transformer融合网络。方法首先使用去模糊模块和细节纹理特征提取模块分别提取清晰边缘轮廓特征和细节纹理特征。然后,通过多头自注意力机制计算特征图任一局部信息对于全局信息的响应,从而使Transformer融合模块对边缘特征和纹理特征进行全局语义级的特征融合。最后,通过一个高清图像重建模块将融合特征恢复成高分辨率图像。结果实验在2个公开数据集上与最新的9种方法进行了比较,在GOPRO数据集上进行2倍、4倍、8倍超分辨重建,相比于性能第2的模型GFN(gated fusion network),峰值信噪比(peak signal-to-noive ratio,PSNR)分别提高了0.12 d B、0.18 d B、0.07 d B;在Kohler数据集上进行2倍、4倍、8倍超分辨重建,相比于性能第2的模型GFN,PSNR值分别提高了0.17 d B、0.28 d B、0.16 d B。同时也在GOPRO数据集上进行了对比实验以验证Transformer融合网络的有效性。对比实验结果表明,提出的网络明显提升了对模糊图像超分辨重建的效果。结论本文所提出的用于模糊图像超分辨的Transformer融合网络,具有优异的长程依赖关系和全局信息捕捉能力,其通过多头自注意力层计算特征图任一局部信息在全局信息上的响应,实现了对去模糊特征和细节纹理特征在全局语义层次的深度融合,从而提升了对模糊图像进行超分辨重建的效果。

关键词：超分辨单帧图像超分辨模糊图像融合网络 Transformer

某医院手术患者围手术期预防性使用抗菌药物情况调查

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中国消毒学杂志 2015年第11期32卷 1148-1149页

作者：剧志英王涛任文琦中国人民解放军第254医院天津300142

目的了解医院手术患者在围手术期预防性使用抗菌药物的现状,为加强抗菌药物应用管理提供依据。方法通过回顾性调查方法,选择某驻军医院Ⅰ类切口手术患者围手术期预防性使用抗菌药物情况进行了调查与分析。结果连续2年调查发现,该医院I... 详细信息

目的了解医院手术患者在围手术期预防性使用抗菌药物的现状,为加强抗菌药物应用管理提供依据。方法通过回顾性调查方法,选择某驻军医院Ⅰ类切口手术患者围手术期预防性使用抗菌药物情况进行了调查与分析。结果连续2年调查发现,该医院I类切口手术患者在围手术期全部给予预防性使用抗菌药物,患者用药延续到术后48 h以上。在预防性使用抗菌药物的患者中,有19.7%采用联合用药。结论该医院I类切口手术患者围手术期预防性使用抗菌药物比率过高,存在联合用药和使用周期过长的现象,属于明显不合理用药。

关键词： Ⅰ类手术切口围手术期抗菌药物合理应用

基于CONVEF的四阶各向异性扩散及图像去噪

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科学技术与工程 2013年第23期21卷 6751-6755页

作者：王元全任文琦天津理工大学计算机与通信工程学院天津300384

偏微分方程在图像去噪中有广泛的应用。传统的二阶偏微分方程虽然具有较好的去噪效果,但是处理得到的结果容易产生阶梯效应,这种现象会引起后续图像处理的误判断。You和Kaveh提出了四阶偏微分方程,该模型可以有效的去除阶梯效应,但由于... 详细信息

偏微分方程在图像去噪中有广泛的应用。传统的二阶偏微分方程虽然具有较好的去噪效果,但是处理得到的结果容易产生阶梯效应,这种现象会引起后续图像处理的误判断。You和Kaveh提出了四阶偏微分方程,该模型可以有效的去除阶梯效应,但由于该算法是一个各向同性的滤波算法,因此图像的边缘保护能力有所降低,使去噪结果中边缘和纹理等细节信息丢失。针对以上缺点,提出了基于卷积虚拟电子场(CONVEF)的四阶偏微分方程。新的模型降低了图像在边缘方向的扩散,得到一个有效的各向异性扩散模型,从而在去噪的同时可以更好的保护图像的边缘、纹理等细节特征。

关键词：偏微分方程 You-Kaveh模型各向异性扩散卷积虚拟电子场(CONVEF) 边缘及纹理保护