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基于格子波尔兹曼模型的内镜图像高光修复

仪器仪表学报 2015年第12期36卷 2747-2755页

作者：朱泳严壮志康明洪上海大学通信与信息工程学院上海200444 上海大学生物医学工程研究所上海200444

在内窥镜检查中,由于器官内腔粘膜表面黏液对光源的反射,高清图像中常常存在高光。高光的修复对内窥镜检查和诊断具有重要的临床意义。本文提出一种基于四元数和格子波尔兹曼模型的高光修复方法,首先通过四元数表达高清图像的彩色信息,... 详细信息

在内窥镜检查中,由于器官内腔粘膜表面黏液对光源的反射,高清图像中常常存在高光。高光的修复对内窥镜检查和诊断具有重要的临床意义。本文提出一种基于四元数和格子波尔兹曼模型的高光修复方法,首先通过四元数表达高清图像的彩色信息,然后利用四元数旋转操作表达两个像素的色差,并将色差引入到格子波尔兹曼模型的松弛因子设计中,最后利用格子波尔兹曼模型的扩散实现高光的修复。实验结果表明,该方法修复高光效果更好,局部区域细节保持效果提升了50%,颜色保持效果提升了5倍。

关键词：内窥镜图像修复镜面高光四元数格子波尔兹曼方法

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基于FPGA的红外光斑中心实时检测

红外与激光工程 2005年第4期34卷 401-405页

作者：陈兴美严壮志上海大学通信与信息学院上海200072

红外光斑中心检测在红外自动验光仪、红外测距仪等光学测量和检测仪器中是一项关键技术,检测算法的精度、速度直接影响光学测量的精度及速度。目前的检测处理系统多是基于PC机的,存在着实时性、稳定性问题。在总结各种检测算法的基础上... 详细信息

红外光斑中心检测在红外自动验光仪、红外测距仪等光学测量和检测仪器中是一项关键技术,检测算法的精度、速度直接影响光学测量的精度及速度。目前的检测处理系统多是基于PC机的,存在着实时性、稳定性问题。在总结各种检测算法的基础上,基于重心法使用FPGA实现了低信噪比红外光斑中心的实时检测。在实验电路中,先使用视频解码芯片SAA7113将模拟CCD视频信号转化为CCIR656格式数字信号;再在FPGA内部使用流水线结构进行直方图计算,计算阈值,二值化图像,五次二值图像收缩,五次二值图像膨胀处理以去除噪声,然后计算重心坐标。实验电路对红外自动验光仪中产生的视网膜反射红外光斑PAL制式视频图像信号能在1/25 s完成一幅图像的检测。而普通PC完成同一过程需要1 s左右。文章介绍了基于FPGA实现方案。

关键词： FPGA 红外光斑图像处理中心检测

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基于格子波尔兹曼模型的图像去噪

电子学报 2009年第3期37卷 574-580页

作者：陈玉严壮志钱跃竑上海大学通信与信息工程学院上海大学上海市应用数学和力学研究所江苏大学电气信息工程学院

Perona和Malik提出的各向异性的扩散模型存在着模型不稳定、图像灰度容易产生"阶越"现象等缺陷.本文通过在格子波尔兹曼各向同性扩散模型的网格点间加入跨膜介质,建立了格子波尔兹曼各向异性扩散模型.该模型中前向扩散过程占据了主导作... 详细信息

Perona和Malik提出的各向异性的扩散模型存在着模型不稳定、图像灰度容易产生"阶越"现象等缺陷.本文通过在格子波尔兹曼各向同性扩散模型的网格点间加入跨膜介质,建立了格子波尔兹曼各向异性扩散模型.该模型中前向扩散过程占据了主导作用,因而是稳定的.实验分析表明,该模型很好地解决了P-M模型存在的灰度"阶越"现象,处理结果具有更高的峰值信噪比.

关键词：图像去噪格子波尔兹曼模型 P-M模型偏微分方程

非线性图像扩散LB模型的CUDA算法设计与实现

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应用科学学报 2014年第1期32卷 85-92页

作者：周明严壮志黄彬上海大学通信与信息工程学院上海200072

为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像去噪方法的性能,研究了非线性图像扩散LB模型的CUDA算法,即分别利用纹理内存、共享内存以及直接使用全局内存来实现非线性图像扩散LB模型中的迁移过程.利用合成图像和真实图像的... 详细信息

为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像去噪方法的性能,研究了非线性图像扩散LB模型的CUDA算法,即分别利用纹理内存、共享内存以及直接使用全局内存来实现非线性图像扩散LB模型中的迁移过程.利用合成图像和真实图像的去噪实验表明,针对非线性图像扩散LB模型,GPU相对CPU的加速比可达90倍以上;而且加速比的提高与GPU流处理器的数目成正比.

关键词：图像去噪非线性图像扩散 LB模型 CUDA算法

各向异性图像扩散的多重网格格子波尔兹曼方法

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应用科学学报 2013年第6期31卷 619-627页

作者：黄彬严壮志周明上海大学通信与信息工程学院上海200072 上海大学生物医学工程研究所上海200072

为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像降噪方法的计算效率和精度,提出了一种多重网格LB(multigrid LB,M-LB)模型的降噪方法,即通过不同尺度网格的LB模型实现各向异性图像扩散,在图像变化剧烈的区域采用较细尺度的网格... 详细信息

为提高基于格子波尔兹曼(Lattice Boltzmann,LB)模型图像降噪方法的计算效率和精度,提出了一种多重网格LB(multigrid LB,M-LB)模型的降噪方法,即通过不同尺度网格的LB模型实现各向异性图像扩散,在图像变化剧烈的区域采用较细尺度的网格,而在图像变化缓慢的区域采用较粗尺度的网格.为验证M-LB方法针对斑点噪声抑制的效果与效率,对自然图像、合成图像、医学超声图像进行降噪处理,分别与现有的一种多重网格扩散方法和两种LB方法进行对比.实验结果显示,M-LB方法较其他3种方法抑制斑点噪声效果更好,降噪处理效率更高.

关键词：斑点噪声抑制各向异性图像扩散多重网格格子波尔兹曼方法

基于格子波尔兹曼模型的荧光扩散断层成像前向算法

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仪器仪表学报 2016年第S1期37卷 16-22页

作者：张文清严壮志上海大学通信与信息工程学院上海200444 上海大学生物医学工程研究所上海200444

荧光扩散断层成像是当前分子成像技术中最重要的方式之一。它使用近红外光激发组织体内的荧光团,并根据组织体边界检测到的光强值重建出荧光团浓度,从而实现在细胞或分子水平上对生物体内部生理、病理过程的动态观察。研究表明.该技术... 详细信息

荧光扩散断层成像是当前分子成像技术中最重要的方式之一。它使用近红外光激发组织体内的荧光团,并根据组织体边界检测到的光强值重建出荧光团浓度,从而实现在细胞或分子水平上对生物体内部生理、病理过程的动态观察。研究表明.该技术现有的正问题求解方法计算效率较低,无法满足荧光扩散断层成像技术快速成像的要求。本文提出一种基于格子波尔兹曼方法的正问题求解算法,该算法通过格子波尔兹曼方法建立光子在组织体中的扩散模型。实验表明,该算法和传统的有限元法得到的结果相比,可在保证精度的同时,大大提高计算速度。

关键词：荧光扩散断层成像正问题格子波尔兹曼方法

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基于改进的等功率谱射线图像恢复技术研究

兵工学报 2008年第4期29卷 446-449页

作者：王黎明严壮志韩焱上海大学上海200072 中北大学山西太原030051

通过对射线图像退化机理的研究,在分析等功率谱滤波恢复方法优缺点的基础上,结合典型图像的功率谱估计,提出了等功率谱恢复的改进算法。实际图像恢复结果表明,该算法可较好地降低图像模糊程度,能够有效保留射线图像的边缘信息,同时具有... 详细信息

通过对射线图像退化机理的研究,在分析等功率谱滤波恢复方法优缺点的基础上,结合典型图像的功率谱估计,提出了等功率谱恢复的改进算法。实际图像恢复结果表明,该算法可较好地降低图像模糊程度,能够有效保留射线图像的边缘信息,同时具有一定的通用性。

关键词：材料检测与分析技术图像恢复等功率谱滤波射线成像点扩展函数

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图像非线性扩散去噪的格子波尔兹曼方法

应用科学学报 2010年第4期28卷 367-373页

作者：王志强严壮志钱跃竑上海大学通信与信息工程学院上海200072 上海大学上海市应用数学和力学研究所上海200072

针对传统图像去噪非线性扩散模型及其算法效率低和难以并行化的缺点,该文在格子波尔兹曼方程的松弛因子中引入图像边缘特征以实现图像的非线性扩散去噪.在保证算法稳定的情况下能进行大步长迭代运算以提高处理效率,且适用于并行化计算.... 详细信息

针对传统图像去噪非线性扩散模型及其算法效率低和难以并行化的缺点,该文在格子波尔兹曼方程的松弛因子中引入图像边缘特征以实现图像的非线性扩散去噪.在保证算法稳定的情况下能进行大步长迭代运算以提高处理效率,且适用于并行化计算.实验结果和分析表明,该文所提出的方法与加性分裂算法相比能够获得更好的去噪质量,其计算精度和效率都优于加性分裂算法.

关键词：图像去噪格子波尔兹曼方法非线性扩散偏微分方程

一种基于格子玻尔兹曼前向模型的GPU并行加速荧光扩散断层成像的方法

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中国医疗器械杂志 2020年第2期44卷 95-100页

作者：吴焕迪严壮志岑星星上海大学通信与信息工程学院上海市200444

荧光扩散断层成像是一种新兴的成像方式,在生物学和医学等领域具有广阔的应用前景。而目前荧光扩散断层成像中前向问题的求解耗时严重,该问题大大限制应用场景。为了提高荧光断层成像的计算速度,该研究团队提出了一种基于格子玻尔兹曼... 详细信息

荧光扩散断层成像是一种新兴的成像方式,在生物学和医学等领域具有广阔的应用前景。而目前荧光扩散断层成像中前向问题的求解耗时严重,该问题大大限制应用场景。为了提高荧光断层成像的计算速度,该研究团队提出了一种基于格子玻尔兹曼前向模型的GPU并行加速荧光扩散断层成像的方法。该研究利用格子玻尔兹曼方法构建光传输模型,把在CPU上计算效率低的LBM的碰撞、迁移、边界处理过程在GPU上加速处理,从而加速荧光扩散断层成像的求解。并采用仿真实验和仿体实验验证该方法的可行性。实验结果表明了在和传统求解的扩散方程计算结果一致的前提下,所提方法相比于在CPU上用基于扩散方程有限元方法能达到最高118倍的加速比。因此,结合GPU的LBM方法可有效求解FDOT中的前向问题。

关键词：格子玻尔兹曼方法荧光扩散断层成像 GPU