应用先验插值校正CT金属伪影

针对CT系统在实际应用中出现的金属伪影问题,提出一种基于先验插值的金属伪影校正算法。文中通过预滤波、骨骼分割和软组织恢复步骤计算先验图像,并利用先验图像的正向投影对原始投影中的金属投影区进行插值校正。应用该算法对数值仿真图像和临床CT图像分别进行了校正重建实验。数值仿真实验表明,用提出算法校正的结果比线性插值金属伪影校正算法、归一化金属伪影校正算法校正的结果更接近理想体模。临床数据实验表明:该算法的重建结果有效抑制了金属伪影,清晰重建出金属边缘细节,极大地提高了重建图像的质量。     

一种改进的TV图像重建算法

针对当前稀疏角度下有限角图像重建过程中,边界部分出现伪影,降低了图像重建质量的缺陷。文中提出了一种新的ART+TV算法,该方法是在原始TV算法的基础上进行改进。原始TV梯度下降算法求解目标函数最小值时,使用固定函数作为目标函数,文中对其进行更改,采用带参数的目标函数,并对TV重建后的结果进行自适应步长修正,加速图像收敛。与传统的ART+TV算法相比,文中算法在不改变重建速度的基础上,且在少量迭代次数下,能重建出质量更高的图像,抑制图像伪影。     

基于FBP的迭代算法研究

在用传统的滤波反投影算法（FBP）重建图像时,往往不可避免地出现许多伪影。为了减少伪影,论述了一种基于FBP的迭代算法,此处投影采用平行光束。算法分为三个过程,第一个过程采用FBP算法重建图像,第二个过程将重建后的图像再次投影并与第一次的投影做外差并将此差值做反投影获得改进量,第三个过程将改进量与第一次重建的图像相加获得修正后的图像,重复该过程。多次迭代后图像膺像明显减少,图像质量增强。     

一种去除医学图像中金属伪影的新方法

基于图像中金属伪影的去除在对病患的诊断中被广泛应用,针对传统FBP图像混合重建算法对金属的投影数据不连续性敏感度不够的问题,提出了一种改进的OSEM迭代混合重建算法来去除金属伪影.该方法首先对含有金属伪影的图像采用自适应滤波器对其进行预处理,其次采用均值漂移和最大互信息熵差的方法分割出金属部分和伪影部分,然后使用FBP和改进的OSEM算法对两部分进行混合重建,最后通过实验结果表明该方法能够快速有效地对金属伪影进行抑制和去除.     

基于改进IBP算法的图像超分辨率重建

针对传统IBP算法存在对图像细节获取能力差,重建图像清晰度不高的问题,提出一种改进方法.该方法利用小波包图像融合技术,获取所有低分辨率图像高频绝对值最大的值,与均值低频进行小波包重建,得到重建低分辨率图像.以该图像为参考图像,进行迭代反投影,获得高分辨率图像.改进后的算法增加了迭代反投影方法对高频信息的获取能力,提高了...     

基于结构保持的MR图像运动伪影快速抑制方法

目前核磁共振图像运动伪影的校正方法普遍是基于K空间数据的方法,本文提出一种直接对核磁共振图像进行伪影校正的后处理方法.基于非局部均值总变差去噪的思想设计构造了结构保持的运动伪影校正模型,该模型由非局部均值正则项和块相似保真项构成,正则项可以有效去除运动伪影和噪声的同时保持图像的结构;将各向异性结构张量作为块相似保真项中的权函数,实现在不同区域有不同的扩散方式,在去除图像运动伪影的同时保留图像的细节信息.模型的数值求解采用分裂Bregman方法实现.本文提出的方法充分考虑了图像的几何结构特性,实验结果表明,该方法能有效去除运动伪影并保留有价值的图像细节信息,同时提高了运算速度.     

一种基于压缩传感和SART的图像重建迭代算法

滤波反投影算法已被广泛应用到CT图像重建领域,但由于算法需要大量的投影数据,会延长扫描时间和累积高剂量的辐射。为了降低辐射的剂量,文中提出一种基于压缩传感和联合代数重建方法 (SART)的迭代算法,将图像的梯度稀疏性与SART图像重建相结合,减小梯度图像的l1范数直至算法迭代结束。实验结果表明,文中算法能利用少量的投影数据准确地重建出图像,减少了由于投影数据不充分而造成的条状伪影。     

融合内外特征的图像超分辨率算法

针对单一先验知识不足以约束病态严重的图像超分辨率问题,本文提出了融合内外特征的图像超分辨率算法。针对图像的自相似性,通过采用基于内部特征的深度卷积网络学习来增强输入图像的细节纹理,去除超分辨率图像伪影;同时,使用基于外部图像的稀疏约束方法来学习图像结构信息,并结合高频残差字典来解决超分辨率重建中的高频信息缺失问题;最后通过卷积稀疏方法分别从基础层和细节层来融合内外特征的重建图像,以获得细节清晰、去伪影的超分辨率图像,进一步提高图像质量。与传统算法相比,本文算法在重建图像的纹理特征和质量上都得到了增强,且视觉效果与峰值信噪比较传统算法有所改善。     

基于双域迭代残差网络的双能CT图像材料分解研究

针对在图像域将深度学习与迭代重建算法结合的深度迭代残差网络分解得到的材料图像受到噪声和伪影的影响,提出将迭代残差网络扩展到双域,即基于双域迭代残差网络的双能CT图像材料分解方法。该方法集成了两个并行交互的子网络CNN,同时在图像域和投影域进行材料分解操作,通过CNN直接向该网络提供投影数据,在不同域之间进行信息传递和融合,使用CNN丰富双域模型的数据保真度。实验结果表明,双域迭代残差网络相比于只在图像域进行材料分解能够更好地抑制噪声和伪影,提高图像质量和分解精度,做到细节保护。     

基于在线字典学习的人脸超分辨率重建

针对基于学习的人脸超分辨率算法噪点、伪影较多,且噪声鲁棒性较差的问题,提出一种基于在线字典学习的人脸超分辨率重建算法。以人脸图集作为训练图库,运用在线字典学习方法提高字典训练的精度。独立调整字典学习阶段的正则化参数λt和求解重建稀疏系数阶段的λr,以获取最优的超完备字典和稀疏系数用于图像重建。实验结果表明,目标图像峰值信噪比比同一类型的稀疏编码超分法平均提高了0.85 d B,结构相似性增加了0.013 3,有效地抑制了噪点和伪影。在含噪人脸图像应用中,噪声水平提高时,峰值信噪比下降相对较平缓,提升人脸超分效果的同时改善了算法的噪声鲁棒性。     

基于分割先验图像多能CT重建算法

固定电压CT成像系统动态范围有限,照射复杂工件时产生的投影极易出现欠曝光、过曝光现象,从而导致有效投影的缺失。为解决投影不完备问题研究了基于分割先验图像多能CT重建算法。该方法首先采用ART-TV算法对最低能量的投影进行重建,并对重建结果进行分割,截取与高能重建图像相似部分做为先验图像,以先验图像约束的压缩感知算法对邻近高能投影重建,重建结果再次进行分割后截取先验图像,重复上述步骤直至最高能量完成重建。仿真实验表明:和传统的多能重建方法相比,研究的方法在完整重建复杂结构工件基础上有效地减少伪影,提高图像像素的稳定性,在主观视觉感受和客观评价参数均有一定的进步。     

基于混合稀疏基字典学习的微波辐射图像重构方法

目前的微波辐射测量成像系统在一次观测中所采集的数据量大,基于奈奎斯特空间采样及常规微波辐射图像重构方法难以实现高分辨率要求。该文针对微波辐射干涉测量在频域中进行,采用傅里叶最优随机抽取的超稀疏干涉测量(低于奈奎斯特采样)对微波辐射图像进行线性压缩投影,降低数据采样。考虑微波辐射图像在总体差分域和小波中都具有可压缩特性,提出总体差分和小波混合正交基的K-SVD字典学习微波辐射图像重构模型,利用Bregman和交替迭代算法求解该模型,重构线性压缩投影信息从而获得微波辐射图像。仿真实验表明,该文提出的算法在微波辐射图像重构效果、噪声稳定性上优于DLMRI算法和GradDLRec算法。     

基于轮廓先验约束的复杂异形工件CT成像方法研究

在X射线CT成像检测系统中,复杂异形工件由于结构复杂,散射、硬化等现象较严重,而且在部分投影角度上,由于在射线透照方向上的有效厚度差异大,固定能量的射线剂量与厚度不匹配,投影数据质量较差,传统的CT重建算法得到的重建图像质量低,边缘模糊,无法获取工件的完整轮廓信息.为此文章研究了一种基于轮廓先验约束的复杂异形工件CT成像方法.首先利用双目立体视觉技术获取工件的轮廓信息,根据双目坐标系与CT坐标系间的空间位置关系完成先验图像的配准;然后将轮廓先验纳入到CT重建过程中并结合TV正则化进行轮廓约束重建.实验结果表明,该方法能够有效地抑制伪影和噪声,保留重建图像的边缘,改善重建图像质量,有助于提高复杂异形工件缺陷检测的可靠性.     

CT扇形束滤波反投影图像重建算法优化

基于等距扇形束滤波反投影(FBP)算法推导了一种新的算法——求导-希尔伯特反投影(DHB)算法,研究了DHB算法在频域对投影的滤波特性。通过理论分析和实验验证,指出由于DHB滤波函数在高频段对于锐截止特性的改善,很大程度上消除了重建图像的抖动现象。并且算法中去掉了反投影算子中的距离加权运算,使计算速度进一步提高。     

Direct reconstruction of kinetic parameter images from dynamic PET data

Our goal in this paper is the estimation of kinetic model parameters for each voxel corresponding to a dense three-dimensional (3-D) positron emission tomography (PET) image. Typically, the activity images are first reconstructed from PET sinogram frames at each measurement time, and then the kinetic parameters are estimated by fitting a model to the reconstructed time-activity response of each voxel. However, this "indirect" approach to kinetic parameter estimation tends to reduce signal-to-noise ratio (SNR) because of the requirement that the sinogram data be divided into individual time frames. In 1985, Carson and Lange proposed, but did not implement, a method based on the expectation-maximization (EM) algorithm for direct parametric reconstruction. The approach is "direct" because it estimates the optimal kinetic parameters directly from the sinogram data, without an intermediate reconstruction step. However, direct voxel-wise parametric reconstruction remained a challenge due to the unsolved complexities of inversion and spatial regularization. In this paper, we demonstrate and evaluate a new and efficient method for direct voxel-wise reconstruction of kinetic parameter images using all frames of the PET data. The direct parametric image reconstruction is formulated in a Bayesian framework, and uses the parametric iterative coordinate descent (PICD) algorithm to solve the resulting optimization problem. The PICD algorithm is computationally efficient and is implemented with spatial regularization in the domain of the physiologically relevant parameters. Our experimental simulations of a rat head imaged in a working small animal scanner indicate that direct parametric reconstruction can substantially reduce root-mean-squared error (RMSE) in the estimation of kinetic parameters, as compared to indirect methods, without appreciably increasing computation.     

基于PSF改进的POCS超分辨率图像重构

为了提高重构的图像质量,给出了模拟一修正迭代的凸集投影（POCS）超分辨率图像重构方法和具体实现步骤。针对重构的超分辨率图像高频分量不足的缺点,提出了一种有效的改进方法。该方法通过对点扩散函数（PSF）的改进做到了有效地保留POCS超分辨率图像重构算法中的边沿信息。仿真实验结果表明,该方法可行性好,能够有效地保持高频分量,从而达到提高图像质量的目的。     

基于对偶树复小波域HMT模型的遥感图像融合

针对遥感图像融合领域的实际应用,提出一种基于对偶树复小波变换与隐马尔可夫树模型结合的图像融合新方法。该算法将分别具有高光谱和高空间分辨率优势的两幅图像进行复小波变换,再对分解后不同频率域的系数选择不同的融合规则处理。采用低频系数加权平均;高频系数先建模,再基于区域能量规则处理的方法,最后完成逆变换得到重构图像。将该算法与其他几种图像融合方法进行比较,实验表明,该算法能够取得较为理想的效果。     

多准则图象重建的神经网络模型及实现

本文提出一种采用Ｈｏｐｆｉｅｌｅ神经网络（Ｈｏｐｆｉｅｌｄ Ｎｅｉｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋ简称ＨＮＮ）优化的图象重建算法。将图象重建问题转化为ＨＮＮ优化问题,取重建图象的峰值函数最小以及原始投影与再投影之间的误差平方和最小作为图象重建的优化目标,作为能量函数构造连续型ＨＮＮ模型,由ＨＮＮ能量函数极小化可得到重建问题的优化解。这种方法具有简单、计算量小、收敛快、便于并行计算等特点。对照ＡＲＴ算法,用计算机模拟产生的无噪声投影数据检验新算法,验证了新算法的优越性。     

一种多目标优化重建方法在气体浓度层析成像中的应用

为了克服传统的少射线图像重建方法-ART对噪声敏感而导致的重建图像质量差的问题,在考虑气体扩散时其浓度二维分布特点的基础上,提出了一种利用多目标优化的方法来重建气体二维浓度分布图的方法.实验表明,该算法对改善气体浓度层析成像中的噪声对重建结果的影响具有较好的效果.     

Scatter correction method for X-ray CT using primary modulation: theory and preliminary results

An X-ray system with a large area detector has high scatter-to-primary ratios (SPRs), which result in severe artifacts in reconstructed computed tomography (CT) images. A scatter correction algorithm is introduced that provides effective scatter correction but does not require additional patient exposure. The key hypothesis of the algorithm is that the high-frequency components of the X-ray spatial distribution do not result in strong high-frequency signals in the scatter. A calibration sheet with a checkerboard pattern of semitransparent blockers (a "primary modulator") is inserted between the X-ray source and the object. The primary distribution is partially modulated by a high-frequency function, while the scatter distribution still has dominant low-frequency components, based on the hypothesis. Filtering and demodulation techniques suffice to extract the low-frequency components of the primary and hence obtain the scatter estimation. The hypothesis was validated using Monte Carlo (MC) simulation, and the algorithm was evaluated by both MC simulations and physical experiments. Reconstructions of a software humanoid phantom suggested system parameters in the physical implementation and showed that the proposed method reduced the relative mean square error of the reconstructed image in the central region of interest from 74.2% to below 1%. In preliminary physical experiments on the standard evaluation phantom, this error was reduced from 31.8% to 2.3%, and it was also demonstrated that the algorithm has no noticeable impact on the resolution of the reconstructed image in spite of the filter-based approach. Although the proposed scatter correction technique was implemented for X-ray CT, it can also be used in other X-ray imaging applications, as long as a primary modulator can be inserted between the X-ray source and the imaged object.