多频率超声衍射CT图像重建的研究

根据傅里叶衍射投影定理,不同频率的超声波得到的投影数据的傅里叶变换对应着复平面上不同半径的圆弧.文中对多频率衍射层析成像原理进行深入探讨,提出了多频率超声CT模型,并对多频率超声CT进行实验研究.重建步骤如下:首先,根据标准的体模算出重建数据点的值;然后运用网格插值法将非笛卡分布的重建数据点插值到笛卡网格内;最后用二维的傅里叶逆变换完成图像的重建.多频率超声衍射CT的成像速度要快于单频率CT的成像速度.     

少量投影多准则CT图像重建的遗传算法研究

在投影数量极少的情况下实现CT图像重建,是一不完全问题,传统FBP、ART算法一般无法解决此类问题。通过附加先验约束,引入多重准则,将其转化为多目标约束下的最优化问题,然后应用遗传算法求得全局最优解。典型算例表明,在相同条件下其重建效果要优于传统算法。     

DFT及多投影分析的织物纬斜检测方法研究

研究织物图像纬斜准确检测的问题,检测精度易受光线及织物纹理复杂性的影响,如将存在着大量冗余信息的图像直接进行处理,计算量大,不适合用实时检测系统.在对织物的DFT谱进行二值化、形态学滤波等一系列实验的基础上,提出了一种基于DFT及多投影分析的纬斜量检测方法.方法将织物图像的DFT变换谱去除冗余信息,再以较小的步长进行旋转投影,根据频谱图的纵轴与横坐标垂直时在频谱图的中心位置会出现投影像素的最大值的原理,检测出织物图像的倾斜角度.实验结果证明该算法在对小角度的纬斜量检测时,具有较高的精度,且对织物的疏密度适应性较强.     

基于旋转不变NL-means迭代优化的CT图像POCS重建方法

鉴于NL-means算法在图像去噪领域的卓越表现,提出一种基于旋转不变NL-means迭代优化的POCS CT图像重建算法.第一步,进行POCS重建,使图像满足投影一致性和非负性,第二步,对重建图像进行旋转不变NL-means优化,平滑均匀区域,保护边缘信息.以上两步交替进行,直到满足停止迭代准则.在稀疏角度和有限角度两种情况下,对该方法进行shepp-logan体模重建实验,通过对重建图像的视觉和指标评估,所提方法能更有效地抑制图像噪声,信噪比更高,重建结果更接近理想图像.     

基于Bregman迭代的CT图像重建算法

针对大规模集成电路领域CT重建图像的特点,提出TV约束条件下采用l1范数作正则项的重建模型,并给出了基于Bregman迭代的模型求解算法.算法分为两步: 1)采用Bregman迭代求解图像的l1范数作为正则项,误差的加权l2范数作为保真项的约束极值问题;2) 采用TV约束对1)中得到的重建图像进行修正.算法对TV约束条件下采用l1作正则项的重建模型分开求解,降低了算法的复杂度,加快了收敛速度.算法在稀疏投影数据下可以快速重建CT图像且质量较好.本文采用经典的Shepp-Logan图像进行仿真实验并对实际得到的电路板投影数据进行重建,结果表明该算法可满足重建质量要求且重建速度有较大提升.     

一种改进的光学CT扫描测量方法

改进的光学CT扫描测量方法利用扫描线与平行于两坐标轴的平行线束交点坐标,快速精确计算出扫描线穿过每个像素格子的长度。在FSART（频谱分析图像重建）算法中,使用此长度可以精确地得到原始图像的投影向量,为后续重建图像更快更准地逼近原始图像打下坚实的基础。计算机仿真结果表明,该方法可以降低图像函数二维傅里叶级数展开的阶数即加快计算速度,重建的精度也有一定的提高。     

CT图像的边缘重建

随着科技的不断发展,CT作为一种先进的成像技术,被广泛的应用于工业无损检测和医学图像处理中。在工业上,采用CT技术对产品进行无损检测时,经常需要对重建出的CT图像进行边缘提取。一般来说这两步是分开的,先进行图像重建再进行边缘提取,本文将二者结合起来,研究在CT重建过程之前直接对投影数据进行预处理以得到图像边缘特征的重建方法。并用计算机仿真实验验证了该方法的可行性。     

一种频率域解混叠的CCD图像超分辨重建方法*

在不增大光学系统的焦距,也不缩小CCD 器件阵元的宽度的情况下,为了获得高分辨率的图像,对多幅具有互补信息的低分辨率图像进行研究。首先,把多幅具有互补信息的低分辨率图像通过傅里叶变换到频率域;接着,对频率域中高分辨与低分辨率图像之间关系进行建模,进而得到它们之间的关系;然后,通过对模型求解,得到高分辨率图像的频率值;最后,进行傅里叶反变换即可得到高分辨率图像。实验结果表明,该重建方法获得的高分辨率影像在视觉上比用任意一帧影像经过双线性插值获得的影像要清晰得多,与实际摄取高一倍的分辨率影像几乎达到一样。对b     

CT图像的三维实体重建技术研究

提出了一种面向实体模型的CT图像三维重建方法,对牙齿CT断层图像进行三维重建,建立一个可编辑的三维实体模型,用于牙科医生进行断牙修补中牙桩的植入和对牙桩的应力分析。主要实现过程为：用螺旋CT对牙齿进行断层扫描获取CT图像,对图像进行去除软组织元素和噪声点得到矢量的线框断层图, 然后对多层线框结构进行曲面拟合,生成牙齿的三维实体模型。它具有精确度高,可编辑性强等特点,并且可直接用于实体的生物制造。     

基于Wigner变换的菲涅耳衍射光场的算法

通过建立在一定约束条件下的菲涅耳衍射光场与分数阶傅里叶变换的等效性,以及在新的菲涅耳衍射系统（即球面波照射下的无透镜光学衍射系统）下,利用菲涅耳远场衍射和近场衍射的相关性,提出了一种基于Wigner变换的菲涅耳衍射光场的新算法,并用计算机模拟了相应的结论.较之传统算法,该算法更加简单明了,而且为进一步研究光场的分布特征提供了新的途径.     

基于GMRES的超声过程层析成像算法研究

当前超声气固两相流层析成像的难点在于难以获得有效的信号和图像重建算法精度不高。鉴于此,作者以超声衰减理论为基础,提出一种基于广义最小残差(GMRES)迭代的超声层析成像重建算法：首先利用广义极小残差迭代算法获取初始物体浓度分布信息,然后采用均值滤波并设定灰度门槛的方法对其进行修正以提高图像精度。为验证该算法的可行性,利用数值仿真在较少有效信息条件下,求解欠定稀疏线性方程,将结果与现有几种图像重建算法比较发现该方法成像精度高,之后进行的超声气固两相流层析成像实验结果表明：采用该算法的成像系统能够反映管道内气固两相流截面固相浓度分布特征。     

基于双基频多带激励分离模型的元音分离

听觉场景分析(AuditorySceneAnalysis,ASA)是一种模仿人的听觉特性实现对混叠声音信号进行分离的方法。作为ASA的基础研究,论文针对各种ASA系统存在的相近频带信号无法有效分离问题,提出了一种新的基于双基频多带激励分离模型的元音分离系统,该系统利用两语音信号的基音轨迹特性提取多带激励分离模型中两基频对应的语音的各次谐波参数,将两组参数代入多带激励合成模型从而得到两个分离的语音信号。文中给出了算法的原理与具体描述。仿真实验结果表明,系统对存在基音频率差异的元音信号能实现有效的分离。     

电容层析成像系统图像重建算法的研究

本文利用Tikhonov正则化和奇异系统理论,分析了引起电容层析成像系统逆问题不适定性的根本原因是由于敏感场矩阵小奇异值的存在。针对一般Tikhonov正则化方法将所有的奇异值都采取同一正则化参数修正带来的误差,本文将小奇异值对应的项设定正则化参数,而舍去零奇异值对应向量,既减少了误差又加快了速度。例算结果表明,用本文方法重建图像,比其它如线性反投影算法(LBP)、Landweber迭代法及一般Tikhonov正则化算法,都有一定程度的改善。     

基于人类听觉系统的多频带语音增强

提出了一种基于人类听觉系统的多频带非线性谱减法来进行语音增强。根据人耳听觉特性,将含噪语音信号分在24个临界频带内,由各频带的不同信噪比来确定对应的谱减参数值。实验结果证明,在相同实验条件下,与功率谱减法（PSS）、非线性谱减法（NSS）和传统多频带谱减法（MBSS）相比,该方法增强后的语音信号具有更高的输出信噪比;能更好地消除背景噪声,抑制残留噪声;增强后的语音具有更好的可懂度和清晰度。     

平面波激励下的二维衍射层析成像算法仿真

以一阶Born近似和格林函数的平面波谱展开为基础，导出了平面波激励情况下的二维衍射层析成像算法并给出了详细的算法处理流程。在此基础上分析了散射场信号的信噪比和有耗媒质的衰减效应对成像结果的影响，并对多个仿真数据进行了成像处理。结果表明，该成像算法可以精确反演出目标的形状和电磁参数，可应用于雷达成像和目标识别。     

基于双边随机投影算法的光学相干层析成像降噪

为了解决光学相干层析成像（Optical coherence tomography, OCT）系统中的散斑噪声问题,提出了一种基于双边随机投影的光学相干层析成像去噪算法。基于三维OCT图像相邻帧的生物组织结构之间的高度相似性及图像高分辨率的特性,将原始OCT图像信号分解为无噪低秩矩阵、稀疏矩阵以及噪声矩阵;然后采用双边随机投影算法进行求解,提取低秩矩阵,从而去除噪声,恢复无噪图像;在临床数据集上对本文算法进行了测试,并通过信噪比（Signal to noise, SNR）、对比度噪声比（Contrast to noise ratio, CNR）以及等效视数（Equivalent number of looks, ENL）3个指标对降噪效果进行评价。实验结果表明,与稳健性主成分分析算法相比,本文算法在信噪比、对比度信噪比以及等效视数指标上分别提高了1.22 dB、0.84 dB和59.5,能更有效地抑制散斑噪声,且计算复杂度较低。     

基于曲线投影模型的电子断层三维重构并行算法

大尺度高精度的电子断层三维重构可以获得在更大视角下的生物大分子三维结构的细节信息。但研究尺度的增大给获取高精度重构结果和缩短数据处理时间带来了巨大的挑战。TxBR提出的曲线模型显著提高了重构的精度,但其计算比直线模型更复杂耗时,且在曲线模型下,之前的并行策略不再可行。针对这一问题,提出了一种在GPU平台上实现的针对曲线模型的分块迭代并行算法。通过对曲线模型的研究发现,曲线模型具有一定的空间局域性,利用这种性质提出了一种纵向的分块方式。在算法的实现阶段,提出一个基于页的数据传输策略,从而能够去除冗余的数据传输,减少数据传输带来的时间消耗。实验结果显示,本算法可接近40倍的加速比。     

FFT计算菲涅尔衍射相位的跳变与矫正研究

采用傅里叶变换算法计算菲涅尔衍射相位时,在相位未解包裹的情况下,接收面上提取的相位分布曲线会出现跳变,如果进行解包裹,必然会导致错误的结果。研究发现用傅里叶变换算法进行衍射计算导致接收面上相位跳变的原因,是因为快速傅里叶变换（FFT）对矩阵标注索引的方式与离散傅里叶变换（DFT）有所区别,从而导致计算结果的相位与真实相位有差异。本文提出在FFT运算前后分别进行一次倒谱的方法矫正这种相位跳变,并仿真利用单次FFT进行二维矩孔的菲涅尔衍射,用2次倒谱矫正接收面上的相位跳变,结果证明了该矫正方法的可行性。     

利用Matlab GUI模拟圆孔衍射

在惠更斯-菲涅尔原理的基础上,建立了衍射仿真实验的数学模型,分析了圆孔的夫琅禾费衍射图样及其强度分布,并实现了对圆孔衍射的仿真。