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一种基于稀疏先验的低剂量CT深度展开网络

北京航空航天大学学报 2024年

作者：王悦张雄上官宏崔学英张鹏程桂志国太原科技大学电子信息工程学院中北大学动态测试技术省部共建国家重点实验室

近年，深度迭代展开网络由于其可解释性高和学习能力强的特点受到了广泛关注。现有CT图像重建方法的正则化项大多只关注某一类域中的信息，重建结果常存在边缘模糊等信息丢失的问题。因此提出了一种基于稀疏先验的深度展开网络用于进行... 详细信息

近年，深度迭代展开网络由于其可解释性高和学习能力强的特点受到了广泛关注。现有CT图像重建方法的正则化项大多只关注某一类域中的信息，重建结果常存在边缘模糊等信息丢失的问题。因此提出了一种基于稀疏先验的深度展开网络用于进行稀疏角度CT重建。考虑到像素域信息和变换域信息都对图像重建具有重要作用，构建了结合变换域稀疏正则化项和像素域一致性正则化项两种具有信息互补作用的正则化项，并据此重新设计了稀疏角度CT重建的目标函数。此外，根据所构建的目标函数进行了迭代优化求解，并将得到的一系列约束关系映射为一个新的深度展开网络用于低剂量CT图像的迭代重建。实验结果表明，本文算法得到的重建结果与目前领先的重建算法相比平均峰值信噪比（PSNR）提高了5.4%，视觉信息保真度（VIF）提高了38.2%。

关键词：计算机断层扫描(CT) 稀疏角度CT重建正则化项深度展开网络迭代重建

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一种基于伪影估计的低剂量CT图像降噪方法

北京航空航天大学学报 2023年第2期49卷 491-502页

作者：韩兴隆上官宏张雄韩泽芳崔学英王安红太原科技大学电子信息工程学院太原030024

低剂量CT(LDCT)包含丰富组织结构、病理信息和分布极其不规律的噪声伪影,这2种信息的幅度值分布规律相似。因此,LDCT降噪任务易出现特征提取不充分、网络对噪声伪影方向特性敏感度不足及降噪结果过度平滑等问题。为此,应用U-Net网络作... 详细信息

低剂量CT(LDCT)包含丰富组织结构、病理信息和分布极其不规律的噪声伪影,这2种信息的幅度值分布规律相似。因此,LDCT降噪任务易出现特征提取不充分、网络对噪声伪影方向特性敏感度不足及降噪结果过度平滑等问题。为此,应用U-Net网络作为去噪网络的基本模型,设计了一种基于伪影估计的LDCT降噪网络。所提网络模型主要包括主特征提取网络和方向敏感注意力子网络2部分。为充分利用不同尺度特征之间的差异性,提高特征提取有效性,在编解码U-Net结构基础上增加了一个稠密特征增强模块;为提高降噪网络对噪声伪影方向特征的敏感度,设计了一个方向敏感注意力子网络;为保障网络训练稳定性,设计了多种损失函数来共同优化网络训练过程。实验结果表明:与目前主流的LDCT降噪方法相比,所提方法降噪结果的视觉效果与量化指标均表现最佳。

关键词：低剂量CT 图像降噪 U-Net 注意力机制噪声估计特征融合

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法医学同一认定中腭皱图像感兴趣区域边界标定

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法医学杂志 2020年第5期36卷 648-653页

作者：张雄李冰上官宏罗强太原科技大学电子信息工程学院山西太原030024 山西医科大学口腔医院山西太原030001

目的研究一种基于最小二乘拟合的用于腭皱区域边界计算的方法。方法根据牙齿的分布情况选择特征点,通过对选取的特征点进行最小二乘拟合,建立腭皱区域边界,根据上述边界构造掩模,去除掩膜外侧的部分,来滤除干扰。结果对拟合曲线的定量... 详细信息

目的研究一种基于最小二乘拟合的用于腭皱区域边界计算的方法。方法根据牙齿的分布情况选择特征点,通过对选取的特征点进行最小二乘拟合,建立腭皱区域边界,根据上述边界构造掩模,去除掩膜外侧的部分,来滤除干扰。结果对拟合曲线的定量结果进行评价,通过6个拟合过程得到样本的相关系数(r)以及实测均值与理想均值。在6次拟合过程中,实际均值与理想均值的差异较小(0.2857~2.5000),且r的范围接近1(0.9896~0.9995)。结论采用的三次多项式拟合效果稳定,所提出的边界标定方法能有效定位腭皱边界消除干扰区,可以进一步促进腭皱识别在法医学同一认定中的应用。

关键词：法医人类学法医齿科学腭皱同一认定边界标定最小二乘拟合感兴趣区域

基于解剖非局部先验的模糊扩散PET重建算法

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计算机应用 2013年第9期33卷 2627-2630页

作者：上官宏刘祎张权桂志国电子测试技术国家重点实验室(中北大学) 太原030051

针对传统最大后验(MAP)算法出现阶梯伪影以及不能有效保持重建图像低梯度值处细节信息的问题,提出了一种基于解剖非局部先验的模糊扩散正电子发射计算机断层扫描(PET)重建算法。首先,对中值先验分布的MAP重建进行改进,在每次中值滤波前... 详细信息

针对传统最大后验(MAP)算法出现阶梯伪影以及不能有效保持重建图像低梯度值处细节信息的问题,提出了一种基于解剖非局部先验的模糊扩散正电子发射计算机断层扫描(PET)重建算法。首先,对中值先验分布的MAP重建进行改进,在每次中值滤波前引入结合模糊函数的各向异性扩散滤波器;然后,采用模糊隶属度函数作为各向异性扩散过程的扩散系数,并结合解剖非局部先验来考虑图像的细节信息。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法提高了信噪比(SNR),具有良好的抗噪性;同时视觉效果较好,图像边缘清晰,在抑制噪声和边缘保持方面取得了良好的折中。

关键词：最大后验图像重建模糊隶属度中值先验各向异性扩散

基于相关系数和双向扩散结合的优质正电子发射断层重建算法

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计算机应用 2014年第5期34卷 1482-1485,1498页

作者：上官宏刘祎张权桂志国中北大学电子测试技术国防重点实验室太原030051 仪器科学与动态测试教育部重点实验室(中北大学) 太原030051

在正电子发射断层成像(PET)中,传统迭代算法会造成重建图像细节信息丢失或目标边界模糊。为了解决上述问题,提出一种基于相关系数和双向扩散结合的优质中值先验(MP)重建算法。首先,引入特征因子相关系数来表征图像局部灰度统计信息,构... 详细信息

在正电子发射断层成像(PET)中,传统迭代算法会造成重建图像细节信息丢失或目标边界模糊。为了解决上述问题,提出一种基于相关系数和双向扩散结合的优质中值先验(MP)重建算法。首先,引入特征因子相关系数来表征图像局部灰度统计信息,构造出结合相关系数的双向扩散模型;其次,考虑到双向模型对背景和边缘区别处理的优点,将新模型应用到中值先验分布的最大后验重建算法中,形成基于双向扩散的中值先验重建算法。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时能够较好地保持图像中的目标边界信息,信噪比(SNR)和均方误差(RMSE)的变化也能直观体现重建图像质量的提高。

关键词：正电子发射断层成像图像局部灰度双向扩散中值先验最大后验重建

基于YUV颜色空间和图卷积残差网络的图像去模糊算法

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控制理论与应用 2024年

作者：张萌郭一娜王海东上官宏太原科技大学电子信息工程学院

图像去模糊需要在保留空间细节的同时确保高层次的上下文信息的平衡.针对模糊图像中的空间结构破坏,上下文信息扭曲以及RGB图像中的通道间强相关性造成的颜色不平衡等问题,本文提出一种基于YUV颜色空间和图卷积网络(GCN)的图像去模糊算... 详细信息

图像去模糊需要在保留空间细节的同时确保高层次的上下文信息的平衡.针对模糊图像中的空间结构破坏,上下文信息扭曲以及RGB图像中的通道间强相关性造成的颜色不平衡等问题,本文提出一种基于YUV颜色空间和图卷积网络(GCN)的图像去模糊算法(YUVGCR).首先,设计了用于图像去模糊的YUV与RGB颜色空间转换算法,以解决RGB通道间强相关性的问题.然后,利用GCN可以将特征图转换为预生成图的顶点,对特征图进行图卷积,从而合成构建图结构的数据.通过这样做,可以隐式地将图拉普拉斯正则化应用于特征图,使其更加结构化.实验表明, YUVGCR的PSNR为36.21 d B,比先进算法提高了2.93 dB.可视化去模糊结果可以看出, YUVGCR能产生更清晰的边缘和细节,图像去模糊的整体性能获得较大提升.

关键词：图像去模糊空间结构 YUV颜色空间图卷积网络(GCN) 图结构深度学习

基于生成对抗网络和噪声水平估计的低剂量CT图像降噪方法

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电子与信息学报 2021年第8期43卷 2404-2413页

作者：张雄杨琳琳上官宏韩泽芳韩兴隆王安红崔学英太原科技大学电子信息工程学院太原030024

生成对抗网络(GAN)用于低剂量CT(LDCT)图像降噪具有一定的性能优势,成为近年CT图像降噪领域新的研究热点。不同剂量的LDCT图像中噪声和伪影分布的强度发生变化时,GAN网络降噪性能不稳定,网络泛化能力较差。为了克服这一缺陷,该文首先设... 详细信息

生成对抗网络(GAN)用于低剂量CT(LDCT)图像降噪具有一定的性能优势,成为近年CT图像降噪领域新的研究热点。不同剂量的LDCT图像中噪声和伪影分布的强度发生变化时,GAN网络降噪性能不稳定,网络泛化能力较差。为了克服这一缺陷,该文首先设计了一个编解码结构的噪声水平估计子网,用于生成不同剂量LDCT图像对应的噪声图,并用原始输入图像与之相减来初步抑制噪声;其次,在主干降噪网络中,采用GAN框架,并将生成器设计为多路编码的U-Net结构,通过博弈对抗实现网络结构优化,进一步抑制CT图像噪声;最后,设计了多种损失函数来约束不同功能模块的参数优化,进一步保障了LDCT图像降噪网络的性能。实验结果表明,与目前流行算法相比,所提出的降噪网络能够在保留LDCT图像原有重要信息的基础上,取得较好的降噪效果。

关键词：图像降噪生成对抗网络低剂量CT U-Net 噪声水平

围绕中心搞好服务促进档案工作自身发展和社会全面进步

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陕西档案 2005年第1期 18-19页

作者：上官宏中共商南县委

围绕中心,搞好服务,是党和国家对档案工作的根本要求,是档案部门和档案工作者的根本任务.档案工作者如何站在"三个代表"重要思想理论高度去思考、去研究搞好档案服务工作的实际意义,如何立足促进档案事业自身发展和社会全面进步的战略... 详细信息

围绕中心,搞好服务,是党和国家对档案工作的根本要求,是档案部门和档案工作者的根本任务.档案工作者如何站在"三个代表"重要思想理论高度去思考、去研究搞好档案服务工作的实际意义,如何立足促进档案事业自身发展和社会全面进步的战略高度去探讨、去实践档案工作的服务主题,从而促进档案工作自身发展和社会全面进步,笔者谈点粗浅的认识,与档案工作者一起探讨:

关键词：档案自身发展档案信息化社会全面进步

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基于灰度方差和正逆扩散结合的PET重建

计算机工程与设计 2014年第3期35卷 929-933页

作者：上官宏刘祎张权桂志国中北大学电子测试技术国防重点实验室山西太原030051 中北大学仪器科学与动态测试教育部重点实验室山西太原030051

在正电子发射断层成像(PET)中,最大后验重建引入图像先验分布信息,将重建结果约束在正则空间中,但是不恰当的约束将导致重建图像过度平滑;经典正逆各项异性扩散模型仅考虑图像的梯度信息,不能完整表征图像的特征。针对该问题,提出了一... 详细信息

在正电子发射断层成像(PET)中,最大后验重建引入图像先验分布信息,将重建结果约束在正则空间中,但是不恰当的约束将导致重建图像过度平滑;经典正逆各项异性扩散模型仅考虑图像的梯度信息,不能完整表征图像的特征。针对该问题,提出了一种基于正逆扩散的优质PET重建算法,将灰度方差与正逆扩散模型结合,并采用改进模型进行正逆各项异性扩散,进行中值先验分布的贝叶斯重建。仿真结果表明,新算法克服了传统算法图像退化的缺点,优化了重建质量,能获得较高的信噪比和较好的图像视觉效果。

关键词：正电子发射断层成像最大后验重建正逆各项异性扩散灰度方差中值先验