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基于声图像的海底地形边界提取算法

浙江大学学报（工学版） 2015年第2期49卷 376-383页

作者：王媛媛郭延恩施国全韦俊霞夏顺仁浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027 杭州中船重工第七一五声学研究所浙江杭州310012

针对海底地形边界难以自动提取的问题,提出一种基于声图像的自动提取算法.利用连通域标记找到满足面积准则的连通区域,以此区域上的单个点作为动态规划寻优的起点,在寻优过程中引入包括灰度、梯度、位置、韦伯分辨率等信息的能量函数的... 详细信息

针对海底地形边界难以自动提取的问题,提出一种基于声图像的自动提取算法.利用连通域标记找到满足面积准则的连通区域,以此区域上的单个点作为动态规划寻优的起点,在寻优过程中引入包括灰度、梯度、位置、韦伯分辨率等信息的能量函数的概念,在相邻纵列动态寻优的范围内以能量函数最小为准则实现边界的自动提取.对36例实际数据进行测试,边界提取准确率达到了92.6%,与金标准的吻合度为93.3%,与金标准的平均欧式距离为0.23个像素.结果表明:该方法能够在保留水体深度方向信息的基础上,更好地融合空间域信息,准确地提取海底地形边界,且鲁棒性好.

关键词：海底地形边界提取连通域标记动态规划能量函数图像处理

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基于讨论机制的头脑风暴优化算法

浙江大学学报（工学版） 2013年第10期47卷 1705-1711,1746页

作者：杨玉婷史玉回夏顺仁浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027 西交利物浦大学电子与电气工程系江苏苏州215123

为了克服头脑风暴优化(BSO)算法易陷入局部最优导致早熟收敛的问题,提出新型的基于讨论机制的头脑风暴优化(DMBSO)算法.该算法运用组内讨论和组间讨论这一新机制取代BSO算法中的个体更新过程,分别控制算法的全局搜索和局部搜索能力.通... 详细信息

为了克服头脑风暴优化(BSO)算法易陷入局部最优导致早熟收敛的问题,提出新型的基于讨论机制的头脑风暴优化(DMBSO)算法.该算法运用组内讨论和组间讨论这一新机制取代BSO算法中的个体更新过程,分别控制算法的全局搜索和局部搜索能力.通过线性递减和线性递增方式调整组间讨论和组内讨论次数,使算法搜索初期加强全局搜索能力,搜索后期加强局部细致搜索能力,有效地防止早熟问题.对6个经典测试函数(BFs)的10维、20维、30维问题分别进行测试来评估DMBSO的效果.结果表明,DMBSO算法与BSO算法和经典的粒子群(PSO)算法相比,可以有效地避免陷入局部最优,稳定地找到更好的最优值,而且随着问题维度的增加,DMBSO表现出更强的鲁棒性.

关键词：群体智能优化算法头脑风暴优化算法讨论机制

基于非下采样剪切波变换的PET/SPECT和MR图像融合

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航天医学与医学工程 2018年第3期31卷 353-358页

作者：邱陈辉赵奋强王媛媛夏顺仁浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027

目的针对PET/SPECT伪彩色图像空间分辨率低而MR灰度图像空间分辨率高的融合问题,探究一种新方法来提升PET/SPECT和MR图像的融合质量。方法对待融合图像进行非下采样剪切波变换(nonsubsampled shearlet transform,NSST),得到各自的低频... 详细信息

目的针对PET/SPECT伪彩色图像空间分辨率低而MR灰度图像空间分辨率高的融合问题,探究一种新方法来提升PET/SPECT和MR图像的融合质量。方法对待融合图像进行非下采样剪切波变换(nonsubsampled shearlet transform,NSST),得到各自的低频子带和高频子带,然后采用绝对值取大规则去融合高频子带,采用本文提出的基于Haar小波的能量(Haar wavelet based energy,HWE)规则去融合低频子带,最后对融合后的高、低频分量进行逆NSST从而获得融合图像。采用40组脑PET/SPECT和MR图像对本文所提出方法进行测试,并与其他典型的融合方法进行比较。结果本文方法与基于DTCWT,NSCT,NSCT-SR和NSST的融合方法进行测试,结果表明,本文方法在4个指标上最优,1个指标上次优。结论本文方法在PET/SPECT和MR图像的融合中具有优越性,可提升此类医学影像在辅助临床诊断和放疗手术计划中的精准性。

关键词：图像融合 PET/SPECT图像 MR图像非下采样剪切波变换

基于卷积稀疏表示的鲁棒性PET和CT图像融合方法

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航天医学与医学工程 2020年第1期33卷 66-73页

作者：邱陈辉赵奋强段丁娜夏顺仁浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027

目的针对PET图像空间分辨率低而CT灰度图像空间分辨率高的融合问题,探究新方法来提升配准不佳情形下PET和CT图像的融合质量。方法首先对待融合图像进行卷积稀疏表示,得到相应的基础层和细节层;然后利用非下采样剪切波变换对基础层进行分... 详细信息

目的针对PET图像空间分辨率低而CT灰度图像空间分辨率高的融合问题,探究新方法来提升配准不佳情形下PET和CT图像的融合质量。方法首先对待融合图像进行卷积稀疏表示,得到相应的基础层和细节层;然后利用非下采样剪切波变换对基础层进行分解,得到高频子带和低频子带;其次采用局部互相关性取大规则去融合细节层和高频子带,采用区域能量取大规则去融合低频子带;最后对融合后的高、低频子带进行逆非下采样剪切波变换(NSST),并对基础层和细节层进行逆卷积稀疏表示(CSR),从而获得融合图像。结果采用80组配准不佳的PET和CT图像对本文方法进行测试,并与其他典型的融合方法进行比较,测试结果表明本文方法在主、客观评价上皆优于其他方法,表现出很好的鲁棒性。结论本文方法在PET和CT图像融合中具有明显优势,可提升该类医学影像在临床诊断和放疗手术计划中的精准性。

关键词：图像融合 PET图像 CT图像卷积稀疏表示

超分辨显微成像中荧光单分子定位算法的研究进展

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中国生物医学工程学报 2020年第2期39卷 229-237页

作者：林婉妮金璐红许迎科浙江大学生物医学工程系生物医学工程教育部重点实验室浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室杭州310027

超分辨显微成像技术的发展,可为生物医学的研究提供前所未有的机会。基于单分子定位的超分辨显微成像技术由于其相对简单的硬件结构,在生物医学领域的应用较为广泛。单分子定位的超分辨成像巧妙利用荧光发光的特点,针对少量离散的随机... 详细信息

超分辨显微成像技术的发展,可为生物医学的研究提供前所未有的机会。基于单分子定位的超分辨显微成像技术由于其相对简单的硬件结构,在生物医学领域的应用较为广泛。单分子定位的超分辨成像巧妙利用荧光发光的特点,针对少量离散的随机发光的荧光分子进行成像,再通过拟合分析实现单分子的高精度空间定位。在这一过程中,荧光单分子的定位算法及图像处理速度显得尤其关键。对单分子定位成像算法的基本原理进行阐述,包括模型和估计器的选择以及重建结果的评估等内容。同时针对拟合方法和功能的不同,对10余种算法进行分类和比较,并选取具有代表性的算法展开讨论和分析,希望对未来开展相关研究提供一定的参考。

关键词：单分子定位算法超分辨显微成像点扩散函数图像处理

一种基于新型检测算法的模块化的脉搏波预处理分析系统的设计与实现

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生物医学工程学杂志 2023年第3期40卷 529-535,543页

作者：江锋朱志斌张梦鸽冯静雯徐艺菲陈杭浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室杭州310027

作为人体常见的电生理信号之一,光电容积脉搏波蕴含了血液微循环的细节信息,已在多种医学场景中得到了普遍应用,准确检测脉搏波波形并量化其形态特征是其中必不可少的步骤。本文以设计模式为原则,开发了模块化的脉搏波预处理分析系统。... 详细信息

作为人体常见的电生理信号之一,光电容积脉搏波蕴含了血液微循环的细节信息,已在多种医学场景中得到了普遍应用,准确检测脉搏波波形并量化其形态特征是其中必不可少的步骤。本文以设计模式为原则,开发了模块化的脉搏波预处理分析系统。系统将预处理分析过程各环节设计为相互独立的功能模块,以期具有兼容性与复用性。此外,本文改进了脉搏波波形的检测过程,提出了一种基于初筛—复核—决策的新型波形检测算法。经验证,该算法各模块设计合理,对波形的识别准确率高、抗干扰能力强。本文开发的模块化脉搏波预处理分析软件系统,可满足不同平台下的多种脉搏波应用研究的个性化预处理需求;提出的高准确率的新型算法也为脉搏波分析过程提供了新思路。

关键词：脉搏波信号预处理设计模式波形检测算法

同方期刊数据库

基于改进头脑风暴优化算法的隐马尔可夫模型运动识别

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航天医学与医学工程 2015年第6期28卷 403-407页

作者：杨玉婷段丁娜张欢夏顺仁浙江大学生物医学工程教育部重点实验室浙江杭州310027 浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027

目的克服隐马尔可夫模型(hidden Markov model,HMM)训练过程中易陷入局部最优问题,提高基于HMM的人体运动识别准确率。方法提出一种基于带差分步长的头脑风暴优化(brain storm optimization with differential step,BSO-DS)算法来改进HM... 详细信息

目的克服隐马尔可夫模型(hidden Markov model,HMM)训练过程中易陷入局部最优问题,提高基于HMM的人体运动识别准确率。方法提出一种基于带差分步长的头脑风暴优化(brain storm optimization with differential step,BSO-DS)算法来改进HMM训练过程的方法,进而利用该方法对实际人体运动视频进行运动识别,并将结果与经典的基于Baum-Welch(BW)算法的HMM识别结果进行比较分析。结果本文所提方法在解决HMM训练问题时,可以得到更大的log-likelihood值,所得到的HMM可以更好地表达训练数据,其运动识别准确率达到92.2%,较BW算法有较大提升。结论 BSO-DS算法可以有效搜索全局最优,更好地解决HMM的训练问题,同时提升了运动识别准确率,为人体运动分析提供了新思路。

关键词：运动识别头脑风暴优化算法隐马尔可夫模型训练

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脉搏波形态学研究及其在子痫前期的应用

天津大学学报（自然科学与工程技术版） 2019年第8期52卷 857-861页

作者：陈婉琳江锋陈新忠封英缪家骏焦翠翠陈杭浙江大学生物医学工程与仪器科学学院杭州310027 生物医学工程教育部重点实验室杭州310027 浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室杭州310027 浙江大学医学院附属妇产科医院杭州310027

子痫前期是妊娠20周后出现的特有疾病,会导致血液系统、消化系统、神经系统等的异常改变,严重危害孕产妇和围生儿的健康.针对实际临床中存在的子痫前期检测方法复杂、不便于日常监护的问题,提出了基于光电容积脉搏波提取相关特征参数的... 详细信息

子痫前期是妊娠20周后出现的特有疾病,会导致血液系统、消化系统、神经系统等的异常改变,严重危害孕产妇和围生儿的健康.针对实际临床中存在的子痫前期检测方法复杂、不便于日常监护的问题,提出了基于光电容积脉搏波提取相关特征参数的方法.根据脉搏波下降支的形态特征及生理意义,提取出了新的特征参数——光电容积斜率指数(PSI),通过逐段分析下降支斜率来体现外周血管阻力、血管壁弹性等生理信息的细节变化.基于临床采集的50例孕妇(23名为子痫前期患者,27名为正常孕妇)的光电容积脉搏波数据,对PSI指数区分子痫前期患者与正常孕妇的有效性进行了验证.结果表明,真阳性20例,假阳性1例,真阴性26例,假阴性3例,灵敏性和特异性分别达到87.0%和96.3%,准确性达到92.0%.PSI指数为子痫前期的无创诊断研究提供了理论依据和新的研究方法,对于实现子痫前期的早期筛查、保障孕妇和胎儿的健康有着重要意义.

关键词：光电容积脉搏波子痫前期光电容积斜率指数形态学

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深度学习在超分辨显微成像中的应用研究进展

激光与光电子学进展 2021年第24期58卷 92-105页

作者：陆青霜金璐红许迎科浙江经贸职业技术学院人文旅游系浙江杭州310018 浙江大学生物医学工程系生物医学工程教育部重点实验室浙江省心脑血管检测技术与药效评价重点实验室浙江杭州310027

荧光超分辨显微成像技术的发展使得人们有望以前所未有的时空分辨率来实现细胞内动态生命活动的纳米尺度探测。传统超分辨显微成像技术需要较强的激发光源或采集数量较多的原始数据用于图像重建,因此在活细胞动态实时成像应用中存在不... 详细信息

荧光超分辨显微成像技术的发展使得人们有望以前所未有的时空分辨率来实现细胞内动态生命活动的纳米尺度探测。传统超分辨显微成像技术需要较强的激发光源或采集数量较多的原始数据用于图像重建,因此在活细胞动态实时成像应用中存在不足。深度学习驱动的超分辨成像新技术的研究,有望在多个方面突破现有超分辨成像技术的发展瓶颈。从超分辨成像技术的原理出发,分析了传统超分辨成像技术的不足,总结阐述了深度学习技术在超分辨显微成像领域中的最新应用及未来的研究方向与面临的挑战。

关键词：医用光学荧光成像超分辨显微成像深度学习图像重建