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基于先验图像约束的多光谱压缩感知

光学学报 2015年第8期35卷 112-120页

作者：谭诗语刘震涛李恩荣韩申生中国科学院上海光学精密机械研究所上海201800

在低采样率、低信噪比(SNR)的探测条件下,多光谱重建图像噪声增多,重建质量大幅度降低。为了提高多光谱图像的重建质量,提出了一种基于先验图像约束的多光谱压缩感知(PICHCS)重建方法。PICHCS利用多光谱图像的空间相关性和谱间相关性重... 详细信息

在低采样率、低信噪比(SNR)的探测条件下,多光谱重建图像噪声增多,重建质量大幅度降低。为了提高多光谱图像的重建质量,提出了一种基于先验图像约束的多光谱压缩感知(PICHCS)重建方法。PICHCS利用多光谱图像的空间相关性和谱间相关性重建出初始图像,并将相邻谱段的初始图像取平均获得高信噪比的先验图像。先验图像与目标图像相减可以使优化目标稀疏化,并使得重建结果具有与先验图像类似的高信噪比特性。通过数值模拟和实验验证了该重建算法的可行性,并在不同的采样率、信噪比条件下和全变差低秩联合重建算法进行了对比研究。结果表明,PICHCS可以在低采样率低信噪比情况下提高多光谱图像的重建质量,从而降低对数据采样率和系统信噪比的要求。

关键词：成像系统图像重建压缩感知多光谱图像先验图像

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基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法

计算机辅助设计与图形学学报 2016年第4期28卷 633-637页

作者：陈庆贵卢洪义于光辉朱敏李朋海军航空工程学院飞行器工程系烟台264001 海军航空工程学院青岛校区青岛266041

为了提高CT图像局部重建的质量,在压缩感知理论的基础上提出基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法.首先对获得的局部感兴趣区域内的投影数据进行滤波反投影重建,并将重建的CT图像作为迭代的初始图像;然后以图像的总变差最小化为原则... 详细信息

为了提高CT图像局部重建的质量,在压缩感知理论的基础上提出基于先验图像-压缩感知的CT局部重建算法.首先对获得的局部感兴趣区域内的投影数据进行滤波反投影重建,并将重建的CT图像作为迭代的初始图像;然后以图像的总变差最小化为原则对局部感兴趣区域进行凸集投影总变差最小化重建.以Shepp-Logan模型和某型固体火箭发动机为例进行实验的结果表明,该算法能够获得更好的CT图像局部重建质量,且具有更强的抑噪性能.

关键词：局部重建先验图像压缩感知滤波反投影凸集投影总变差最小化

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基于先验图像的CT图像金属伪影校正算法

北京生物医学工程 2023年第4期42卷 384-389,413页

作者：齐宏亮凌庆庆李翰威李彩霞陈宏文南方医科大学南方医院医学工程科广州510515

目的基于先验图像信息的CT图像金属伪影校正算法可以有效去除CT图像金属伪影。本文对该算法中先验图像模拟生成的投影数据与含有金属伪影的原始CT图像模拟生成的投影数据进行融合过程中的插值方式进行探索研究。方法主要步骤包括:(1)CT... 详细信息

目的基于先验图像信息的CT图像金属伪影校正算法可以有效去除CT图像金属伪影。本文对该算法中先验图像模拟生成的投影数据与含有金属伪影的原始CT图像模拟生成的投影数据进行融合过程中的插值方式进行探索研究。方法主要步骤包括:(1)CT图像金属区域分割;(2)前向投影;(3)投影数据金属区域插值;(4)先验图像生成;(5)先验图像模拟生成的投影数据与含有金属伪影的原始CT图像模拟生成的投影数据进行融合;(6)CT图像重建;(7)金属区域填充。在步骤5中,对融合过程中进行的插值运算进行探究,包括多项式拟合的最高次幂和拟合数据量对金属伪影校正后的CT图像质量影响,最后对含有金属伪影的头部CT图像进行本文算法和传统算法在去除金属伪影方面的主观评价和客观指标评价。结果相对于传统算法,本文算法中插值区域两侧各采用3个数据以及进行三次多项式对投影数据中金属区域进行拟合时,CT金属伪影去除效果优质。结论基于先验图像信息的CT图像金属伪影校正算法中的插值计算方法对CT图像金属伪影校正效果产生影响,选择合适的拟合数据量和多项式拟合最高次幂将提高最终校正结果。

关键词： CT图像金属伪影先验图像投影校正多项式拟合

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运动配准先验图像的4D-CBCT优质重建

南方医科大学学报 2019年第2期39卷 201-206页

作者：陈美玲黄毅陈武凡陈歆张华重庆医科大学第二附属医院设备处重庆400010 南方医科大学生物医学工程学院-广东省医学图像处理重点实验室广东广州510515

四维锥束CT(4D-CBCT)成像可以为图像引导放射治疗提供精确的实时呼吸运动定位信息,如何提高4D-CBCT重建图像的精确度是目前研究的热点,压缩感知方法(PICCS)算法在基于压缩感知(CS)理论的所有4D-CBCT重建算法中表现上佳,本文提出的改进... 详细信息

四维锥束CT(4D-CBCT)成像可以为图像引导放射治疗提供精确的实时呼吸运动定位信息,如何提高4D-CBCT重建图像的精确度是目前研究的热点,压缩感知方法(PICCS)算法在基于压缩感知(CS)理论的所有4D-CBCT重建算法中表现上佳,本文提出的改进先验图像的PICCS算法在传统PICCS算法基础上针对先验图像进行改进,按照每一个相位的位置信息构建其对应的先验图像,消除了投影数据不匹配所导致的重建图像运动模糊的现象,实验结果展示了文章方法相比传统的PICCS重建结果组织边界更加清晰,运动伪影减少,图像分辨率提高。

关键词：四维锥束CT 运动伪影先验图像 PICCS算法

低剂量脑灌注CT图像恢复方法:基于先验图像约束扩散张量

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南方医科大学学报 2021年第8期41卷 1226-1233页

作者：牛善洲刘宏刘沛沄张梦真邱洋黎钰谢国强刘国良卢绍辉赣南师范大学数学与计算机科学学院江西赣州341000 赣南医学院医学信息工程学院江西赣州341000 赣南医学院第一附属医院江西赣州341000

目的为减少脑灌注CT检查的辐射剂量,本文提出了一种基于先验图像约束扩散张量的低剂量脑灌注CT图像恢复方法。方法脑灌注CT图像之间存在丰富的结构冗余信息,高质量的先验图像可以作为结构互补信息引入到低剂量脑灌注CT图像恢复过程中,... 详细信息

目的为减少脑灌注CT检查的辐射剂量,本文提出了一种基于先验图像约束扩散张量的低剂量脑灌注CT图像恢复方法。方法脑灌注CT图像之间存在丰富的结构冗余信息,高质量的先验图像可以作为结构互补信息引入到低剂量脑灌注CT图像恢复过程中,抑制低剂量脑灌注CT图像中的噪声和伪影。首先,分别计算出先验图像和低剂量脑灌注CT图像的扩散张量,然后构造先验图像约束的扩散张量,并利用新构建的扩散张量对低剂量脑灌注CT图像进行滤波。结果在数值体膜实验中,本文方法得到的CBF参数图像的SSIM值与FBP算法相比提高了63%。在临床实验中,本文方法得到的CBF参数图像的SSIM值与FBP算法相比提高了45%。结论数值体膜和临床数据实验结果表明本文方法在抑制低剂量脑灌注CT图像噪声和伪影的同时可以保持图像的结构细节特征,并且可以获取准确的脑血流动力学参数图像。

关键词：低剂量脑灌注CT 扩散张量先验图像血流动力学参数

先验图像约束的全变差正则化CT图像重建算法

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计算机工程与设计 2015年第4期36卷 999-1003页

作者：袁媛齐宏亮耿庆山周凌宏南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 广东省人民医院心血管内科广东广州510515

为解决基于先验图像的压缩感知CT图像重建算法中,当先验图像与待重建图像结构位置存在偏差时,无法得到良好结果的问题,提出一种先验图像约束的全变差正则化CT图像重建算法。选择与待重建图像类似的先验图像,计算先验图像中几种均匀介质... 详细信息

为解决基于先验图像的压缩感知CT图像重建算法中,当先验图像与待重建图像结构位置存在偏差时,无法得到良好结果的问题,提出一种先验图像约束的全变差正则化CT图像重建算法。选择与待重建图像类似的先验图像,计算先验图像中几种均匀介质的像素平均值作为先验信息;对投影数据进行ART算法重建,并加入非负约束,得到中间图像;将先验信息融入到基于全变差的最小化目标函数中,对中间图像进行优化;以上两步骤循环进行,直到满足收敛准则。采用Shepp-Logan体模进行仿真重建,仿真结果表明,该算法和ART-TV、PICCS算法相比,信噪比更高,误差更小,图像质量更优。

关键词：图像重建先验图像全变差迭代重建代数重建

一种基于先验图像的锥束CT金属伪影校正算法

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图学学报 2020年第4期41卷 529-538页

作者：刘仰川高鹏朱叶晨高欣中国科学院苏州生物医学工程技术研究所医学影像技术研究室江苏苏州215163 南京理工大学电子工程与光电技术学院江苏南京210094

为了有效抑制锥束CT(CBCT)重建中金属植入物引入的伪影,提出一种基于先验图像的金属伪影校正算法。首先对含金属伪影的重建图像进行双边滤波、金属阈值分割、组织聚类等预处理,获得金属图像和不含金属信息的先验图像;再对二者正向投影,... 详细信息

为了有效抑制锥束CT(CBCT)重建中金属植入物引入的伪影,提出一种基于先验图像的金属伪影校正算法。首先对含金属伪影的重建图像进行双边滤波、金属阈值分割、组织聚类等预处理,获得金属图像和不含金属信息的先验图像;再对二者正向投影,获得金属投影区域和先验投影数据;而后利用先验投影数据及金属边界邻域的投影数据对金属投影区域插值,获得修复的投影数据;最后利用FDK算法对修复的投影数据重建,并将其与金属图像融合,获得最终的校正图像。为了验证该算法的性能,利用三维Shepp-Logan头部模型数据和临床头部CT数据开展金属伪影校正实验,结果表明:与常用的线性插值算法和图像修补算法相比,该算法的校正图像均方根误差最小、峰值信噪比最大。这说明该算法在有效保留图像边缘信息的同时,可有效地抑制金属伪影。

关键词：锥束CT 金属伪影校正双边滤波先验图像插值

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中值滤波!先验图像法去除CBCT图像噪声

核电子学与探测技术 2018年第3期38卷 445-448页

作者：马凤齐宏亮吴书裕陈宇思徐圆彭晓龙周凌宏南方医科大学生物医学工程学院广州510515 广州华端科技有限公司广州510670 广东省医疗器械质量监督检验所广州510663

为解决CBCT图像的噪声去除问题,提出了一种基于中值滤波与先验图像结合的CBCT图像去噪算法。该方法首先通过中值滤波对原始图像进行去噪得到中间图像,再根据加权模型计算权重因子,将中间图像与原始图像进行加权融合成最终图像。Shepp-lo... 详细信息

为解决CBCT图像的噪声去除问题,提出了一种基于中值滤波与先验图像结合的CBCT图像去噪算法。该方法首先通过中值滤波对原始图像进行去噪得到中间图像,再根据加权模型计算权重因子,将中间图像与原始图像进行加权融合成最终图像。Shepp-logan仿真实验及真实CBCT图像去噪实验的结果均表明:本算法能明显降低图像噪声,并充分保护图像复杂组织结构的信息,在计算效率和去噪效果之间取得了较好平衡,与中值滤波相比图像SNR提高了5%～23%,能快速有效去除锥形束图像噪声。

关键词：锥形束CT 图像去噪中值滤波先验图像

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基于先验图像约束压缩感知多能CT重建算法

中北大学学报（自然科学版） 2020年第4期41卷 331-336,358页

作者：赵金龙刘祎桂志国杨一鸣中北大学山西省生物医学成像与影像大数据重点实验室山西太原030051 中北大学信息与通信工程学院山西太原030051

由不同材质构成且材质之间密度相差较大的工件进行单一能量CT重建时无法获取完整内部结构.为获得结构信息完整的高质量CT重建图像,研究了基于先验图像压缩感知多能重建方法.首先从低到高依次采集多个能量下的投影数据,并用凸集投影-全... 详细信息

由不同材质构成且材质之间密度相差较大的工件进行单一能量CT重建时无法获取完整内部结构.为获得结构信息完整的高质量CT重建图像,研究了基于先验图像压缩感知多能重建方法.首先从低到高依次采集多个能量下的投影数据,并用凸集投影-全变分最小化(POCS-TVM)算法对最低能量的投影数据进行CT重建,然后,将重建好的图像作为先验信息,利用先验图像压缩感知算法(PICCS)对下一组能量下的投影进行重建,重建后的图像再次作为新的先验信息重复以上步骤,依此类推直到最高能量的数据重建,以此达到完整重建.结果表明该方法可以有效减少因投影缺失而导致的伪影并保护低密度边缘.

关键词：先验图像压缩感知有效投影先验图像多能CT POCS-TVM算法