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基于改进U-net的自监督低剂量CT图像去噪算法研究
引用本文:王芸,李章勇,伍佳,黄志伟,秦对.基于改进U-net的自监督低剂量CT图像去噪算法研究[J].光电子.激光,2024,35(4):423-430.
作者姓名:王芸  李章勇  伍佳  黄志伟  秦对
作者单位:重庆邮电大学 生物信息学院,重庆 400065,重庆邮电大学 生物信息学院,重庆 400065,西南医科大学 医工医信融合与转化医学泸州市重点实验室,四川 泸州 646000,西南医科大学 医工医信融合与转化医学泸州市重点实验室,四川 泸州 646000,西南医科大学 医工医信融合与转化医学泸州市重点实验室,四川 泸州 646000
基金项目:国家自然科学基金(62171073)和医工医信融合与转化医学泸州市重点实验室项目(XGY202109)资助项目
摘    要:针对低剂量CT(low-dose CT,LDCT) 图像去噪过程中配对数据难以获取的问题,本文提出了一种基于注意力机制和联合损失的自监督LDCT图像去噪算法。在该算法中,利用边缘增强后的U-net网络完成LDCT图像的特征提取,在网络框架中引入通道和像素注意力机制,以提高网络对噪声和伪影的抑制能力。同时使用联合损失避免传统损失对图像造成的图像过平滑问题,使得去噪后图像更加接近原图像。实验结果表明:所提出的算法可有效抑制LDCT图像的噪声,保留图像的纹理细节。经过算法处理后的LDCT图像的峰值信噪比(peak signal-to-noise ratio,PSNR)提高了16.40%,结构相似性(structural similarity,SSIM)提高了9.60%。在无配对数据下,该方法可有效保留细节并减少低剂量扫描产生的噪声,为临床LDCT图像去噪提供新思路。

关 键 词:低剂量CT(LDCT)    去噪    无监督学习    注意力机制    联合损失
收稿时间:2023/1/4 0:00:00
修稿时间:2022/11/29 0:00:00

Research on self-supervised low-dose CT image denoising algorithm based on improved U-net
WANG Yun,LI Zhangyong,WU Ji,HUANG Zhiwei and QIN Dui.Research on self-supervised low-dose CT image denoising algorithm based on improved U-net[J].Journal of Optoelectronics·laser,2024,35(4):423-430.
Authors:WANG Yun  LI Zhangyong  WU Ji  HUANG Zhiwei and QIN Dui
Affiliation:School of Bioinformatics, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China,School of Bioinformatics, Chongqing University of Posts and Telecommunications, Chongqing 400065, China,Medicine & Engineering & Informatics Fusion and Transformation Key Laboratory of Luzhou City, Southwest Medical University, Luzhou, Sichuan 646000, China,Medicine & Engineering & Informatics Fusion and Transformation Key Laboratory of Luzhou City, Southwest Medical University, Luzhou, Sichuan 646000, China and Medicine & Engineering & Informatics Fusion and Transformation Key Laboratory of Luzhou City, Southwest Medical University, Luzhou, Sichuan 646000, China
Abstract:
Keywords:low-dose CT (LDCT)  denoising  unsupervised learning  attention mechanism  compound loss
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