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双水平集模型在医学图像分割中的研究与应用

双水平集模型在医学图像分割中的研究与应用

作者：李祥健扬州大学

学位级别：硕士

医学图像由于成像设备以及外界干扰等原因,使其变得更加复杂。而医学图像在医疗诊断中有着不可低估的作用,有效的图像有利于制定合理的医疗方案。虽然不断有新的理论方法被用于图像分割,但是相对于其他图像,医学图像更加复杂,所以如何... 详细信息

医学图像由于成像设备以及外界干扰等原因,使其变得更加复杂。而医学图像在医疗诊断中有着不可低估的作用,有效的图像有利于制定合理的医疗方案。虽然不断有新的理论方法被用于图像分割,但是相对于其他图像,医学图像更加复杂,所以如何得到更高效更精准的分割结果还需要大量的研究。水平集算法可以和很多算法进行拟合,对于含噪声、灰度不均匀以及多目标的医学图像具有较好的分割效果。主要研究内容和成果如下:1、首先介绍了水平集算法涉及到的数学知识,包括偏微分方程求解、梯度下降流等。然后又介绍了曲线演化理论和水平集方程的求解方法,最后介绍了几种不同的水平集分割模型。2、医学图像中往往含有高噪声,为了解决这个问题,本文提出了一种改进的快速分割算法。首先通过小波变换和中值滤波去除噪声,然后在水平集中加入加速因子,用来解决后期演化速度慢的问题,最后在模型中加入能量惩罚项。实验证明新的算法能满足分割要求。3、针对医学图像中灰度不均匀、边界复杂的问题,本文在Canny算子的基础上加入45度和135度方向上的梯度模板,提高了对于复杂边界图像的检测能力,在偏移场模型中加入模糊隶属度函数,提高了分割的准确度,最后在距离规则化项中使用双肼势函数,提高了图像的分割效率。实验结果证明了本文算法的有效性。4、针对医学图像高噪声、多目标以及病灶区域不规则的现象,本文通过改进后的双边滤波去除了图像中的噪声,并且通过在模糊聚类中加入空间域信息,提高了对于病灶区域不规则图像的分割精度,最后通过在双水平集中加入能量惩罚项以及边缘指示函数,改善了对于多目标医学图像的分割。实验结果也证明了本章算法能达到理想的分割效果。

关键词：加速因子医学图像分割 Canny算子水平集双边滤波

基于深度强化学习的冗余自由度机器人路径规划研究

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基于深度强化学习的冗余自由度机器人路径规划研究

作者：李祥健东华大学

学位级别：硕士

无论是机械臂,还是移动机器人,路径规划在机器人的任务执行中都起着至关重要的作用。路径规划即是规划使机器人本身或其末端从给定起点(区域)到给定终点(区域)的可绕开障碍物的可行路线。传统路径规划者(Traditional Path Planner,TPP)... 详细信息

无论是机械臂,还是移动机器人,路径规划在机器人的任务执行中都起着至关重要的作用。路径规划即是规划使机器人本身或其末端从给定起点(区域)到给定终点(区域)的可绕开障碍物的可行路线。传统路径规划者(Traditional Path Planner,TPP)中的主要技术手段包含矩阵数乘运算、迭代循环以及概率采样等。相应的TPP的方法通常受到计算量,超参数和随机概率等约束,导致其很难或者不能适应某些复杂多变的机器人路径规划任务需求。深度强化学习(Deep Reinforcement Learning,DRL)可让智能体自主地对环境进行探索,并且利用前期探索所得的经验指导智能体后续的探索行为。该特点使其对复杂多变的任务环境具有很好的适应性。本文旨在研究DRL在机器人路径规划任务中的创新性应用方法。主要研究工作如下:(1)为进一步提升深度强化学习算法平衡探索和利用的能力,在最大熵的框架下,提出一种将Tsallis熵簇函数和自动熵调整相结合的DRL算法。该算法采用一种梯度裁剪的温度系数更新方式,更加稳定高效。(2)针对笛卡尔空间中机器人路径规划的问题,结合TPP方法和DRL算法的优点,提出一种融合TPP探索能力和DRL经验回放的路径规划框架。该框架可保证在路径规划的迭代更新过程中避免TPP的绝对概率随机性,同时可降低DRL算法中奖励函数设计的复杂度,使得在面对复杂任务场景时的路径规划的成功概率和长度优化幅度都显著提升。(3)针对具有冗余自由度的机器人逆运动学(Inverse Kinematics,IK)求解问题,本文结合DRL算法和人工神经网络(Artificial Neural Network,ANN)的优点,提出一种融合DRL寻优能力和ANN精确拟合的逆运动学求解框架。该框架用ANN拟合代替了传统公式型IK求解,适用于任意本体结构的机器人。同时,当机器人本体带有冗余自由度时,能通过DRL算法寻找到最优IK解。此外,为验证上述工作,在虚拟和实物机器人平台中还开展了大量的具有针对性的对比实验,实验结果证明了所提出框架和DRL算法的可行性和优越性。

关键词：机器人路径规划逆运动学深度强化学习人工神经网络

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近年鸡传染性支气管炎病毒流行状况

中国家禽 2009年第8期31卷 49-50页

作者：贾德清赵东升刘有昌李祥健吉林省动物疫病预防控制中心吉林长春130062 中国牧工商(集团)总公司美国富道动物保健中国事业部北京100029

1病原鸡传染性支气管炎病毒（Infectious bronchitis virus，IBV）为冠状病毒科（Coronaviridae）冠状病毒属（Coronavirus）第三群成员，为单股正链、不分节段的tLNA病毒，基因组长约2716kb。病毒主要有磷酸化的核衣壳蛋白（N）、糖... 详细信息

1病原鸡传染性支气管炎病毒（Infectious bronchitis virus，IBV）为冠状病毒科（Coronaviridae）冠状病毒属（Coronavirus）第三群成员，为单股正链、不分节段的tLNA病毒，基因组长约2716kb。病毒主要有磷酸化的核衣壳蛋白（N）、糖基化的膜蛋白（M）、小膜糖蛋白（E）和纤突蛋白（S）4种结构蛋白组成。S蛋白转译后裂解成N端的S1和C端的S2，其中S1为重要的抗原蛋白，能诱导机体产生中和抗体，也是决定IBV血清型特异性的主要蛋白，由于高度易变，其点突变、插入、缺失或重组是新血清型、亚型或变异株产生的主要原因。

关键词：鸡传染性支气管炎病毒流行状况核衣壳蛋白 virus 冠状病毒属冠状病毒科蛋白组成纤突蛋白

猪繁殖与呼吸综合征病毒嵌合感染性克隆的构建和应用

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生物工程学报 2008年第9期24卷 1573-1581页

作者：李祥健张建武吕健余丹丹姚火春袁世山中国农业科学院上海兽医研究所动物传染病防治研究室农业部动物寄生虫病重点实验室上海200241 南京农业大学动物医学院农业部动物疫病诊断与免疫重点开放实验室南京210095

高致病性猪蓝耳病近年来在我国广泛流行,目前尚无高效疫苗用于该病的防制。本研究以PRRSV弱毒感染性克隆-pAPRRS作为主要骨架,将高致病性猪蓝耳病病毒江西分离株(JX143)的主要结构蛋白基因(ORF4-7)以及3′UTR区域替换入pAPPRS相应编码区... 详细信息

高致病性猪蓝耳病近年来在我国广泛流行,目前尚无高效疫苗用于该病的防制。本研究以PRRSV弱毒感染性克隆-pAPRRS作为主要骨架,将高致病性猪蓝耳病病毒江西分离株(JX143)的主要结构蛋白基因(ORF4-7)以及3′UTR区域替换入pAPPRS相应编码区域,构建了pSX12(ORF4-7-3′UTR)、p5NX12(ORF5-7-3′UTR)以及p56N12(ORF5-6)三个PRRSV全长嵌合克隆。经DNA转染Marc-145细胞后拯救出嵌合病毒,并对拯救病毒进行了病毒生物学特性的分析;选取拯救病毒v56N12(ORF5-6)和vSX12(ORF4-7-3′UTR)免疫29日龄猪进行免疫原性试验,结果表明,以v56N12免疫后抗体水平相对较低,故免疫原性相对较差;而vSX12病毒免疫后14d血清ELISA抗体达到阳性值(IDEXXELISA值s/p≥0.4),免疫后28d中和抗体效价从原来的1:5以下上升到1:15以上,说明vSX12具有良好的免疫原性并可进行免疫监测;免疫后28d以强毒JX143株攻毒,结果vSX12免疫组未见发病,而未免疫攻毒对照组全部发病并有1头死亡,vSX12免疫猪攻毒后病毒血症持续6d后消失,而对照组攻毒后至少持续13d,说明vSX12可对高致病性猪蓝耳病提供有效的免疫保护。本研究构建的三个嵌合病毒为开发同时抗经典和变异株PRRSV感染的二价疫苗,以及探寻高致病性猪蓝耳病病毒的毒力因子奠定了基础。

关键词：猪繁殖与呼吸障碍综合征高致病性猪蓝耳病感染性克隆嵌合病毒候选疫苗

基于改进的双水平集的MRI图像快速分割方法

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无线电通信技术 2020年第3期46卷 345-350页

作者：朱家明李祥健徐婷宜扬州大学信息工程学院江苏扬州225127

针对MRI图像具有高噪声与灰度不均的特点,提出了结合小波变换与中值滤波的去噪预处理的双水平集的快速分割方法。对于MRI图像存在的多种噪声问题,利用小波变换去除高斯噪声,采用中值滤波去除椒盐噪声,对原始图像进行预处理。在传统的双... 详细信息

针对MRI图像具有高噪声与灰度不均的特点,提出了结合小波变换与中值滤波的去噪预处理的双水平集的快速分割方法。对于MRI图像存在的多种噪声问题,利用小波变换去除高斯噪声,采用中值滤波去除椒盐噪声,对原始图像进行预处理。在传统的双水平集模型中增加一个自适应的加速因子,对去噪图像进行快速分割得到分割效果图。实验结果表明,改进的算法显著加快了图像分割速度,既有较强的抗噪性,又保留了图像的细节信息,且无需重新初始化,取得了良好的分割效果。

关键词：水平集图像分割小波去噪中值滤波

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猪支原体肺炎免疫效果的评价

今日养猪业 2009年第5期 25-27页

作者：李祥健刘有昌赵东升中国牧工商(集团)总公司美国富道动物保健中国事业部北京100070

猪气喘病又称支原体肺炎（Mycoplasma hyopneumoniae，MH），又称猪地方流行性肺炎，是由猪肺炎支原体引起的呼吸道接触性传染病，广泛存在于世界各地。同一猪群的发病率高达100％，特别是在高密度养殖的规模化猪场，一旦爆发该病就难... 详细信息

猪气喘病又称支原体肺炎（Mycoplasma hyopneumoniae，MH），又称猪地方流行性肺炎，是由猪肺炎支原体引起的呼吸道接触性传染病，广泛存在于世界各地。同一猪群的发病率高达100％，特别是在高密度养殖的规模化猪场，一旦爆发该病就难以控制，造成严重的经济损失，是造成养猪业损失最重要的疾病之一，同时MH也是造成PRDC（猪呼吸道疾病综合征）的重要病原。

关键词：猪支原体肺炎猪呼吸道疾病综合征免疫效果地方流行性肺炎评价接触性传染病猪肺炎支原体经济损失

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猪圆环病毒2型疫苗的应用现状及展望

畜禽业 2008年第11期19卷 42-43页

作者：赵东升刘有昌李祥健中国牧工商(集团)总公司美国富道动物保健中国事业部北京100029

猪圆环病毒病（PCVD）是由猪圆环病毒2型（PCV2）引起的猪传染性疾病，自1997年Clark等首次分离NPCV2以来，该病已给全世界养猪业造成了巨大的经济损失，是继猪繁殖与呼吸综合征之后新发现的又一重要疫病。PCV2分离自发生断奶仔猪多系... 详细信息

猪圆环病毒病（PCVD）是由猪圆环病毒2型（PCV2）引起的猪传染性疾病，自1997年Clark等首次分离NPCV2以来，该病已给全世界养猪业造成了巨大的经济损失，是继猪繁殖与呼吸综合征之后新发现的又一重要疫病。PCV2分离自发生断奶仔猪多系统衰竭综合征（PMWS）的猪群，属于圆环病毒科，圆环病毒属，是目前已知脊椎动物病毒中最小的病毒。

关键词：猪圆环病毒2型断奶仔猪多系统衰竭综合征猪繁殖与呼吸综合征展望应用疫苗猪圆环病毒病传染性疾病

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猪蓝耳病

畜禽业 2009年第3期20卷 64-66页

作者：李祥健刘有昌赵东升中国牧工商(集团)总公司美国富道动物保健中国事业部北京100029

猪繁殖与呼吸综合征（Porcine reproductive and respiratory syndrome，PRRS），俗称“猪蓝耳病”，是由猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndromevirus，PRRSV）引起的以怀孕母猪繁殖障碍和仔猪呼吸道... 详细信息

关键词：猪蓝耳病猪繁殖与呼吸综合征病毒母猪繁殖障碍呼吸道症状传染病流产率俗称仔猪

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猪肺炎支原体对猪圆环病毒病发生所起的作用

畜禽业 2008年第9期19卷 48-49页

作者：赵东升刘有昌李祥健安福生中国牧工商(集团)总公司美国富道动物保健中国事业部北京100029

目前。呼吸道疾病．特别是猪呼吸道疾病综合征（PRDC）是规模化猪场最突出的问题。PRDC通常以猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）、猪圆环病毒2型（PCV2）、猪肺炎支原体（MH）、猪流感病毒（SIV）以及伪狂犬病病毒（PRV）的原发感染，加... 详细信息

目前。呼吸道疾病．特别是猪呼吸道疾病综合征（PRDC）是规模化猪场最突出的问题。PRDC通常以猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）、猪圆环病毒2型（PCV2）、猪肺炎支原体（MH）、猪流感病毒（SIV）以及伪狂犬病病毒（PRV）的原发感染，加之副猪嗜血杆菌（HPS）和胸膜肺炎放线杆菌（APP）和巴氏杆菌（Pm）等细菌的继发感染为主。猪肺炎支原体（MH）作为PRDC的重要原发病原。可诱发猪支原体肺炎（又称为猪气喘病、猪地方流行性肺炎），一年四季均可发生．尤以寒冷、潮湿气候剧变时多发。病原体感染后可破坏呼吸道纤毛．引发肺炎，使感染、发病猪生产性能下降．治疗费用上升：还可导致猪体的体液免疫和细胞免疫功能降低，

关键词：猪肺炎支原体猪圆环病毒病猪呼吸道疾病综合征猪繁殖与呼吸综合征病毒胸膜肺炎放线杆菌猪圆环病毒2型地方流行性肺炎病原体感染