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基于低秩约束的磁共振图像重建方法研究

基于低秩约束的磁共振图像重建方法研究

作者：刘小晗哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)凭借其无射线危害、成像对比度高等众多优势已经成为当今医疗诊断的常规手段和医学影像界最先进的成像技术之一。但其相对缓慢的成像速度却是影响MRI临床吞吐量和成像质量的主要因素。改变... 详细信息

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)凭借其无射线危害、成像对比度高等众多优势已经成为当今医疗诊断的常规手段和医学影像界最先进的成像技术之一。但其相对缓慢的成像速度却是影响MRI临床吞吐量和成像质量的主要因素。改变磁共振数据获取的方式,以远小于奈奎斯特采样律的数据采集方式增加成像速度是解决这一问题行之有效的方法,这种方法的理论基础就是压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论。压缩感知理论利用信号的稀疏性,随机采样获取信号的离散样本,然后通过非线性重建算法重建信号。近些年,在压缩感知的理论框架下,研究者们多角度地探究了磁共振数据的稀疏性质,并且结合正则化约束,提出了许多磁共振图像重建的方法,如全变分(Total Variation,TV)、广义全变分(Total Generalized Variation,TGV)及稀疏与低秩(Sparsity and Low Rank,SLR)等方法。本文主要研究的是基于矩阵低秩性约束的磁共振图像压缩感知重建方法。磁共振图像重建可以归纳为从退化信号求解原信号的不适定逆问题,这也是本文研究的核心问题。首先建立退化信号的重建模型,并通过构建低秩矩阵对优化模型进行约束,使其从不适定问题转化为可求解的适定问题。对于该重建模型的优化求解,常用方法包括奇异值阈值法(Singular Value Thresholding,SVT)和迭代重加权最小二乘法(Iteratively Reweighted Least Squares,IRLS),然而由于这两种方法需要利用奇异值分解,在大规模矩阵低秩约束优化问题求解时会导致过高的计算复杂度。为了兼顾算法的有效性与计算复杂度,本文主要应用了交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)对优化问题进行求解。提高图像的重建质量是磁共振图像重建研究中的关键,本文研究了基于低秩约束的二维磁共振图像重建方法,并从重建质量和计算复杂度方面对其进行了讨论与分析。首先,本文利用二维磁共振图像子块之间的非局部相似性研究了基于非局部低秩约束的图像重建模型,并用ADMM方法进行优化求解,有效地重建磁共振图像。此外,本文重点研究了基于结构化低秩矩阵约束的二维磁共振图像重建方法,并提出了适应性结构化低秩(Adaptive Structured Low-Rank,ASLR)的方法,较现有的一阶结构化低秩方法在重建质量上有了提升。基于一阶结构化低秩的重建方法在磁共振图像为分块常数之和的假设下,利用图像k空间数据所构造矩阵的低秩性作为正则化约束,而ASLR方法为了更精确的表达,是将磁共振图像假设为分块常数与分块线性函数之和,利用这两部分数据所构造矩阵的低秩性共同作为约束项,兼顾边缘信息和平滑信息以达到更好的重建效果。最后,本文研究了基于低秩约束的动态磁共振重建方法。动态磁共振图像除了空间域信息具有相关性外,时间域上的信息也具有相关性,对此,本文研究的基于低秩-稀疏约束的磁共振图像重建算法,与单独利用低秩信息的重建方法相比,具有更好的重建效果。此外,还将结构化低秩矩阵约束方法扩展到动态磁共振图像的重建中,与一阶结构化低秩方法相比,基于适应性结构化低秩的重建方法,重建质量更高,达到高采样倍数下重建高质量磁共振图像的目标。

关键词：磁共振成像压缩感知低秩矩阵结构化低秩 ADMM

人民币汇率风险对中国对外直接投资的影响研究

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人民币汇率风险对中国对外直接投资的影响研究

作者：刘小晗厦门大学

学位级别：硕士

对外投资是我国与世界进行经济交流的重要形式之一,同时也极大促进了我国经济的腾飞,我国企业在对外投资的过程中增强实力并在世界范围内扩张。在人民币改革过程中,货币政策、贸易环境、投资制度等方面的变革导致企业全球发展过程中面... 详细信息

对外投资是我国与世界进行经济交流的重要形式之一,同时也极大促进了我国经济的腾飞,我国企业在对外投资的过程中增强实力并在世界范围内扩张。在人民币改革过程中,货币政策、贸易环境、投资制度等方面的变革导致企业全球发展过程中面临愈发复杂的环境,外汇市场也受到影响,人民币汇率走势和汇率波动愈发不可预测,企业在国际业务中面临的汇率风险也因此上升,同时我国企业在主动进行外汇风险管理方面意识薄弱。因此,有必要对汇率风险进行研究,更好地帮助企业在对外投资时提供帮助,有效规避汇率风险。本文结合2003-2020年度中国对25个国家直接投资的面板数据,采用双因素固定效应模型研究汇率水平变化风险、汇率波动风险和汇率预期风险对中国对外直接投资的影响。研究结果显示,汇率水平变化是影响我国对外直接投资的正向因素,即人民币升值能够促进企业对外投资,这可能与成本效应、相对财富效应有关;汇率波动的回归结果不显著,这可能与我国实行有管理的浮动汇率制度有关;汇率预期的回归结果同样不显著,这可能与我国企业对外投资追求长期战略布局而非短期回报有关;控制变量方面,东道国的市场规模、两国的相对制度距离和经济关系是影响对外直接投资的正向因素,东道国的劳动力成本是影响对外直接投资的反向因素。随后,本文按照东道国特征分发达国家、发展中国家两组子样本进行检验,并使用人民币名义汇率进行稳健性分析,结果均能证明人民币升值促进对外直接投资,汇率波动和汇率预期的影响不显著。本文随后针对回归结果,提出汇率风险规避建议:在政策层面上,我国政府应吸取美国、日本等国家的经验教训,抓紧完善外汇市场建设,全面发展衍生品市场;在企业方面,企业应合理利用现有的衍生品,进行汇率风险规避。

关键词：直接投资外汇风险风险规避

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基于连续图像消影点的视觉定位算法研究

火力与指挥控制 2022年第5期47卷 66-74页

作者：王媛刘小晗王文杉许忠雄中国电子科学研究院北京100041

将消影点作为视觉定位的描述特征具有独特优势,针对消影点容易受到环境因素影响的问题,提出一种基于图像梯度场的消影点提取算法。利用优化的检测算法提取直线特征,对直线段筛选后估计消影点,并利用精度因子得到有效消影点,根据计算机... 详细信息

将消影点作为视觉定位的描述特征具有独特优势,针对消影点容易受到环境因素影响的问题,提出一种基于图像梯度场的消影点提取算法。利用优化的检测算法提取直线特征,对直线段筛选后估计消影点,并利用精度因子得到有效消影点,根据计算机视觉中的多视图几何实现视觉陀螺仪和视觉里程计。实验结果表明,通过过滤不可靠的消影点能够提高定位精度,视觉陀螺仪整体准确度优于惯性导航,部分数据点视觉里程计准确度优于惯性导航。

关键词：消影点视觉陀螺仪视觉里程计视觉定位

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压水堆堆芯新型非能动热声测温装置

核安全 2015年第4期14卷 24-29页

作者：刘辉徐峻楠黎永耀孟颖超李楚齐刘小晗哈尔滨工业大学哈尔滨150001

本文基于热声效应原理设计出一种新型的测温装置,用于弥补现今核反应堆内以热电偶等方式测温缺乏非能动特性的不足,可以提高在严苛环境下仪表测量的可靠性和安全性本文利用DeltaEC热声计算软件对设计的热声测温装置各个组件尺寸进行了优... 详细信息

本文基于热声效应原理设计出一种新型的测温装置,用于弥补现今核反应堆内以热电偶等方式测温缺乏非能动特性的不足,可以提高在严苛环境下仪表测量的可靠性和安全性本文利用DeltaEC热声计算软件对设计的热声测温装置各个组件尺寸进行了优化,目标是使得各个组件组成的系统性能最佳,即在同等工作条件下装置内气体震荡幅度最高。经过优化后,通过改变热端温度找到了热端温度与装置内声波频率的对应关系,近似为一条一次函数直线,因此新型的测温装置可以有效地实现非能动测量。

关键词：热声效应非能动核安全

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基于手机环境光传感器的室内可见光定位方法

光通信技术 2022年第4期46卷 89-93页

作者：吕慧超黄河清陈工刘小晗王媛袁柳中国电子科技集团公司电子科学研究院北京100043

为了解决室内可见光定位中成像型定位能耗高、非成像型定位设备复杂的问题,提出一种基于手机环境光传感器的室内可见光定位方法。首先,利用频率折叠效应和光源标签识别算法,求解光源发送的信号原始频率。然后通过提前建立好的光源频率-... 详细信息

为了解决室内可见光定位中成像型定位能耗高、非成像型定位设备复杂的问题,提出一种基于手机环境光传感器的室内可见光定位方法。首先,利用频率折叠效应和光源标签识别算法,求解光源发送的信号原始频率。然后通过提前建立好的光源频率-坐标数据库获取光源位置,即得到设备位置。实验结果表明:该方法可在低功耗、低计算量的前提下,实现光源覆盖小区内部的光源识别与设备定位,定位精度取决于光源密度。

关键词：室内可见光定位频率折叠双频采样环境光传感器手机

后疫情时代网络舆论下大学生爱国主义教育研究

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卫生职业教育 2023年第6期41卷 105-108页

作者：张伟龙玫高云牧何恺石文惠刘小晗王雨晨上海交通大学医学院上海200240

通过网络问卷调查、访谈调研两种形式,调研大学生面对新冠肺炎疫情期间复杂网络舆论的态度以及对于传统爱国主义教育的看法。在反映当前爱国主义教育存在问题的同时,提出了高校爱国主义教育应该与舆论焦点、国际热点深度融合,与日常学... 详细信息

通过网络问卷调查、访谈调研两种形式,调研大学生面对新冠肺炎疫情期间复杂网络舆论的态度以及对于传统爱国主义教育的看法。在反映当前爱国主义教育存在问题的同时,提出了高校爱国主义教育应该与舆论焦点、国际热点深度融合,与日常学习生活深度融合,与社会实践深度融合,与传播学、心理学等学科进行跨学科合作的新目标,通过跨学科途径,协助学生形成新时代互联网背景下的“新常识”。

关键词：后疫情时代网络舆论爱国主义教育大学生

3D打印个体化截骨导板结合定制钢板在开放楔形胫骨高位截骨中的应用

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中国组织工程研究 2025年第9期29卷 1863-1869页

作者：马驰王宁陈拥魏志晗刘逢纪朴成哲沈阳医学院附属中心医院辽宁省沈阳市110075

背景:3D打印个体化截骨导板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨关节炎具有手术时间短、透视次数少、矫正精准度高等优点。但之前报道的截骨导板对周围软组织破坏严重、锁定钢板位置不当等问题依旧明显。目的:探究3D打印个体化截骨导板结... 详细信息

背景:3D打印个体化截骨导板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨关节炎具有手术时间短、透视次数少、矫正精准度高等优点。但之前报道的截骨导板对周围软组织破坏严重、锁定钢板位置不当等问题依旧明显。目的:探究3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助开放楔形胫骨高位截骨治疗膝骨关节炎的临床疗效。方法:收集20例确诊为膝骨关节炎的患者,按手术方法分为3D组和常规组,每组10例。3D组采用3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助开放楔形胫骨高位截骨手术,常规组进行常规开放楔形胫骨高位截骨手术。分析比较两组患者手术时间、透视次数、切口长度,术前和术后髋膝踝角、胫骨近端内侧角、胫骨后倾角以及计划矫正角度与实际矫正角度的差值,术前和术后1,3,6个月膝关节活动度及Lysholm评分,另外记录并发症发生情况。结果与结论:①3D组患者的手术时间、透视次数少于常规组,差异有显著性意义(P小,差异有显著性意义(P0.05);④两组患者均无并发症发生;⑤上述结果说明3D打印个体化截骨导板结合定制钢板辅助和常规方法均有良好的临床疗效,但前者的手术时间更短,透视次数更少,术后膝关节功能恢复更快;并且3D打印个体化截骨导板可精准实现术前规划。

关键词： 3D打印个体化截骨导板定制钢板开放楔形胫骨高位截骨膝骨关节炎

环黄芪醇促进脊髓损伤小鼠运动功能恢复及皮质神经元再生的相关机制

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中国组织工程研究 2025年第20期29卷 4258-4265页

作者：陶紫晗赛吉拉夫苏州大学苏州医学院骨科研究所江苏省苏州市215031

背景:前期研究证实,环黄芪醇能够促进坐骨神经损伤修复,且环黄芪醇能够激活端粒酶反转录酶进一步参与外周感觉神经元轴突再生的调节。但环黄芪醇是否可以激活皮质神经元轴突再生仍然未知,尤其是环黄芪醇是否参与脊髓损伤修复过程中运动... 详细信息

背景:前期研究证实,环黄芪醇能够促进坐骨神经损伤修复,且环黄芪醇能够激活端粒酶反转录酶进一步参与外周感觉神经元轴突再生的调节。但环黄芪醇是否可以激活皮质神经元轴突再生仍然未知,尤其是环黄芪醇是否参与脊髓损伤修复过程中运动功能的恢复。目的:探究环黄芪醇对小鼠脊髓损伤后运动功能恢复的影响,以及环黄芪醇促进皮质神经元再生的相关机制。方法:①将12只ICR小鼠随机分为溶剂组、环黄芪醇组,每组6只,构建脊髓损伤模型后分别腹腔注射含2%吐温20和5%二甲基亚砜的PBS、环黄芪醇(20 mg/kg),连续给药12周,使用BMS运动功能评分评估小鼠肢体运动功能;②体外培养E14胎鼠大脑皮质神经元,分为二甲基亚砜组与环黄芪醇组,分别用二甲基亚砜、0.5μmol/L环黄芪醇体外培养3 d;③E7孕鼠分为溶剂组与环黄芪醇组,分别腹腔注射含2%吐温20和5%二甲基亚砜的PBS、20 mg/kg环黄芪醇,连续给药7 d,分离出胎鼠大脑皮质,体外培养皮质神经元3 d;④对胎鼠大脑皮质神经元进行Tuj1免疫荧光染色,分析Tuj1阳性细胞的轴突长度,验证环黄芪醇对皮质神经元轴突再生的作用;对胎鼠大脑皮质神经元进行Tuj1、端粒酶反转录酶双标免疫荧光染色,分析环黄芪醇对端粒酶反转录酶表达的影响;蛋白免疫印迹分析胎鼠大脑皮质神经元中端粒酶反转录酶蛋白的相对表达;⑤将6只ICR小鼠随机分为溶剂组、环黄芪醇组,每组3只,构建脊髓损伤模型后分别腹腔注射含2%吐温20和5%二甲基亚砜的PBS和环黄芪醇(20 mg/kg),连续给药7 d,蛋白免疫印迹检测脊髓组织中端粒酶反转录酶蛋白的相对表达。结果与结论:①脊髓损伤后环黄芪醇治疗4,6,8,12周,环黄芪醇组小鼠运动功能评分显著高于溶剂组(P小鼠脊髓组织中端粒酶反转录酶蛋白相对表达量显著高于溶剂组(P小鼠脊髓损伤后运动功能,这一现象可能与端粒酶反转录酶的表达升高有关。

关键词：环黄芪醇皮质神经元轴突生长端粒酶反转录酶运动功能脊髓损伤工程化动物模型

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锆基金属有机框架捕获黄连中的生物碱类药物活性成分

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分析测试学报 2025年第1期44卷 188-194页

作者：司甜甜赵薇王慧张红玉刘小烨容蓉冯娟娟山东中医药大学药学院济南大学化学化工学院

采用溶剂热法制备了锆基MOF-808，利用其结构优势实现了中药黄连中生物碱类药物活性成分的富集与捕获，并结合其结构特点探讨了其协同低共熔溶剂捕获生物碱类活性成分过程中的相互作用。通过优化孵育捕获等条件，对黄连粗提液中药根碱... 详细信息

采用溶剂热法制备了锆基MOF-808，利用其结构优势实现了中药黄连中生物碱类药物活性成分的富集与捕获，并结合其结构特点探讨了其协同低共熔溶剂捕获生物碱类活性成分过程中的相互作用。通过优化孵育捕获等条件，对黄连粗提液中药根碱的回收率达到85.78%，结合高效液相色谱技术建立了检测黄连粗提液中5种生物碱类活性成分的方法。方法的线性范围为0.1～300μg·L-1，检出限为0.02～0.05μg·L-1，相对标准偏差为0.40%～4.7%，加标回收率达到69.7%～128%。该研究实现了中药黄连中生物碱类活性成分的高效、快速富集与捕获，为MOFs材料在选择性捕获与富集中药有效成分等领域的研究提供了新思路。

关键词：金属有机框架选择性富集色谱分离生物碱活性成分黄连