一种基于光场成像的数字对焦算法

光场成像在频率域中利用傅里叶切片定理实现数字对焦,得到一组数字对焦数据。针对在景深相同的条件下光场成像与传统成像相比分辨率明显降低这一缺陷,本文采用基于稳健的正则化超分辨率算法将低分辨率图像每一点的像素值分别对应到高分辨率网格中,然后进行插值对所得图像进行重建,实现低分辨率向高分辨率的转换。与其他几种传统超分辨率算法相比,该算法的优势在于取得了更高的识别精度。通过MATLAB平台进行了仿真,实验结果表明该算法与传统的迭代反投影超分辨率算法相比其峰值信噪比有很大的改善,从而验证了本文模型与数值算法的有效性。     

基于卷积神经网络的辐射图像降噪方法研究

为了抑制探测器中统计涨落引起的噪声,提出了一种基于卷积神经网络的辐射图像降噪方法。该方法利用引入残差网络结构的卷积神经网络模型,对训练集中的辐射图像样本进行了训练,拟合出含噪声图像和无噪声图像的映射关系。实验结果表明,本文方法在降低统计噪声的同时保留了图像的细节。与传统的降噪方法相比,本文方法在量化指标和视觉效果上均有较大的改善。     

双正则化参数法超分辨率重建核磁共振图像

针对基于稀疏编码的超分辨率算法噪点、伪影较多的问题,提出一种双正则化参数核磁共振图像超分算法。该算法引入在线字典学习方法,以训练正则化参数λt分开训练生成精确的超完备字典对,并调整重建正则化参数λr,得到最佳的稀疏系数用于恢复目标高分图像。实验结果表明:改进算法比双字典学习超分法的目标图像峰值信噪比和结构相似性平均值分别提高了1.30 d B和0.023,有效地抑制了噪点和边缘伪影,较大幅度地提升了核磁共振图像的超分效果。     

超分辨重建方法在STXM图像处理中的应用

介绍了数字图像超分辨重建技术在上海光源扫描透射软X射线谱学显微(STXM)图像处理中的应用.对基于亚像素位移的STXM低分辨率图像序列,通过超分辨重建方法重构出一幅高分辨率图像.在STXM线站现有的实验装置情况下,初步探讨了获取亚像素位移低分辨率图像序列的实验方法,并研究了重构所需低分辨图像的帧数问题.实验和数据分析表...     

基于约束的MLEM图像重建算法

在编码孔γ相机的二维辐射图像重建中,最大似然期望最大化法(maximum likelihood expectation maximization,MLEM)相较传统线性算法能更好地抑制噪声,恢复出高质量的图像,但其缺点是收敛速度慢,且在投影数据有较高统计涨落或含有较大噪声时,迭代次数过高会导致重建图像中噪声急剧增加,图像质量转而变差。本文基于直接解调法思想对MLEM算法进行优化,在MLEM迭代重建过程中加入先验物理约束条件,并将交叉相关法重建结果作为迭代初值。仿真结果表明,添加约束后的MLEM迭代收敛速度得到加快,重建图像的收敛性显著改善。MLEM算法中添加合理约束条件是提高其重建图像质量的一种有效方法。     

基于半扇束扫描的CT图像迭代重建算法

为解决探测器尺寸受限导致的CT图像重建区域面积受限以及X射线辐射剂量较大问题,提出一种半扇束扫描模式下的CT图像迭代重建算法。该算法将探测器水平偏置,稀疏角度下采集物体投影数据,利用ART-TV迭代算法对投影数据进行重建,达到预设迭代次数后,输出重建图像。实验结果表明:半扫描可扩大重建面积,降低探测器成本;利用迭代重建算法,降低剂量的同时重建优质CT图像。     

基于仿真数据的辐射成像分类学习方法研究

工业辐射成像领域中,系统获取的数据往往难以直接用于区分被检物体性质。分类学习作为机器学习的重要方向之一,可以充分挖掘不同类型的数据特征,在辐射成像领域有着巨大的应用潜力。然而工业辐射成像图像内容物和照射条件复杂,通过实际测量获取分类学习所需的完备训练集样本成本高、时间长。基于此背景提出使用数值模拟方法获得相应场景下的仿真数据,并通过仿真数据建立分类学习训练集的方法。分别采用基于集成学习的袋装树方法和基于K近邻分类方法对由仿真数据建立的训练集进行训练,抽取部分仿真数据作为测试集、实际工业数字辐射成像数据作为验证集对模型进行准确性验证。袋装树方法对测试集和验证集数据预测准确率分别为99.6%和81.25%;K近邻分类方法对测试集和验证集数据预测准确率分别为89.1%和50%。结果表明:袋装树方法对基于仿真数据的辐射成像分类学习具有较好的效果。     

基于反锐化掩模的辐射图像信息增强算法

大型集装箱检查系统获得的辐射图像对比度都较差,影响视觉效果。因此对其对比度增强处理是非常必要和有意义的。在参考和总结大量对比度增强算法的基础上,提出了将反锐化掩模、自适应非线性滤波以及数学形态学等数字图像处理方法结合起来用于增强辐射图像信息的新算法。在增强辐射图像对比度的同时,尽可能保持了原始图像的边缘细节信息。算法在实际的辐射图像处理中获得了较好的效果。     

断层屏蔽SPECT的性能和蒙特卡罗模拟

断层屏蔽具有灵敏度高、采集时间短的特点,在临床应用中有很好的前景.通过物理模型和蒙特卡罗模拟计算,探讨了断层屏蔽SPECT的灵敏度、空间分辨率和信噪比,并提出不同半径的数据分组可以有效和直观的进行图像判别,便于图像重建.     

高分辨针孔SPECT三维图像重建的实现

采用一种新颖的查找表法来实施有序子集期望值最大化（OSEM）的针孔SPECT图像重建算法,有效地将针孔响应修正包含在查找表中,进而实现高分辨针孔SPECT的三维图像重建。标准Jaszczak模具的成像实验结果表明：该方法不但能显著减少图像重建过程的计算时间和内存占用,且能显著改善重建图像的分辨率。因此,查找表法是能够快速实现针孔SPECTOSEM图像重建算法,并能将针孔响应修正包含在查找表中以获取高分辨断层图像的有效方法。     

大孔径厚针孔成像数值模拟研究

为解决cm级尺寸射线源的空间分布诊断,本文提出大孔径厚针孔成像方法。采用Geant4软件编写蒙特卡罗程序模拟5、10和15 mm大孔径厚针孔的成像过程,采用Matlab软件实现逆滤波、Wiener滤波和Lucy-Richardson复原算法,以均方根误差σ作为复原效果评判标准,优化了Wiener滤波信噪比参数和Lucy-Richardson算法迭代次数参数。将复原算法应用于不同孔径厚针孔的图像复原,发现理想逆滤波算法会引起噪声放大;Wiener滤波算法图像复原解存在较严重的伪影;Lucy-Richardson算法可获得清晰的复原图像。结合Lucy-Richardson算法的5、10、15 mm大孔径厚针孔成像获取的图像的σ是0.5 mm孔径传统针孔成像结果的1.15、1.21、1.26倍。结果表明,结合图像复原算法的大孔径厚针孔成像技术能获得与传统针孔成像接近的源图像测量结果,初步验证了该方法具有可行性。     

一种集装箱检查系统辐射图像的伪彩色变换方法

为提高钴-60集装箱检查系统所得辐射图像的可识别度,提出一种基于图像灰度特性的伪彩色变换方法。该方法首先对辐射图像进行预处理,保证本底灰度的像素映射到灰度0附近,然后根据辐射图像的直方图,动态地将颜色表中的颜色分配到不同灰度上,并根据奥斯特瓦尔德颜色体系设置颜色表,使得彩色的显示更有层次感。该方法应用于某海关集装箱检查系统,取得了较好的显示效果。     

640层容积CT心脑联合血管成像的应用及辐射剂量研究

利用640层容积CT对颈动脉、脑动脉及冠状动脉扫描一次成像,初步探讨心脑血管联合成像后的图像质量和患者所受的辐射剂量,并研究临床进一步应用的价值。其中心脑联合成像20例(1组),冠状动脉CTA 20例(2组),常规颈-脑血管CTA20例(3组),所有患者采用前瞻性心电门控,分别测量每组患者升主动脉根部、两侧颈总动脉、颈内动脉及大脑中动脉M1图像CT值及图像噪声。采用4分法评估冠状动脉图像,3分法评价颈-脑血管图像,分别记录各组扫描后患者所受辐射剂量。最终得出640层容积CT低剂量“一站式”大螺距心脑血管联合成像能同时提供满足临床诊断需要的冠状动脉及颈-脑血管图像。本研究得到了满足诊断的冠状动脉图像97.5%,未出现不能诊断的颈-脑血管图像,心脑血管联合成像的有效辐射暴露剂量仅(3.99±0.37)mSv,辐射暴露剂量完全在患者所能接受的合理范围之内,避免患者重复多次进行CTA 检查,能一次为临床治疗提供更多信息,是一种简便、快捷、无创、对比剂使用少、辐射剂量低、客观和重复性强的检查。     

基于局部关联信息的视频监控图像中γ辐射噪斑的消除方法

为消除γ辐射环境视频监控图像内大量形状不规则、分布无规律、能量不均衡的噪斑,提出一种利用图像局部相邻像素关联信息去除噪斑的方法。首先根据γ辐射环境视频监控图像噪斑像素值的突变特性分割噪斑区域,再利用噪斑与当前帧噪斑相邻干净区域的局部关联性及噪斑与相邻帧相同坐标干净区域像素点的局部关联性,以两个干净区域像素值为基准、像素值差值为关联度,采用步进式方法修复噪斑区域。实验结果表明,与传统的图像噪斑去除算法相比,本方法在量化指标和视觉感知上均有较大提高。该噪斑消除方法可有效去除γ辐射环境视频监控图像的噪斑,保留图像细节纹理信息。     

基于剪切波变换的辐射图像泊松噪声降噪技术研究

为了降低由统计涨落引起的辐射图像噪声，提出了一种基于剪切波变换的降噪方法。该方法以低剂量射线或质量厚度大的物体的辐射图像为研究对象，对此类辐射图像进行了噪声分析，利用Anscombe变换将统计涨落引起的泊松噪声转换为高斯噪声，再运用剪切波分解、阈值去噪、剪切波重构和Anscombe逆变换得到降噪图像。结果表明，当剪切波分解层数为5，采用改进阈值函数及极小极大原理阈值时可达到最优降噪效果，该方法能较好地去除辐射图像中的泊松噪声并保留边缘、细节信息，在视觉和量化指标上均优于传统降噪方法。     

Radiation imaging using a compact Compton camera mounted on a crawler robot inside reactor buildings of Fukushima Daiichi Nuclear Power Station

ABSTRACT

The Fukushima Daiichi Nuclear Power Station (FDNPS), operated by Tokyo Electric Power Company Holdings, Inc., went into meltdown in the aftermath of a large tsunami caused by the Great East Japan Earthquake of 11 March 2011. Measurement of radiation distribution inside the FDNPS buildings is indispensable to execute decommissioning tasks in the reactor buildings. We conducted a radiation imaging experiment inside the reactor building of Unit 1 of FDNPS by using a compact Compton camera mounted on a crawler robot and remotely visualized gamma-rays streaming from deep inside the reactor building. Moreover, we drew a radiation image obtained using the Compton camera onto the three-dimensional (3-D) structural model of the experimental environment created using photogrammetry. In addition, the 3-D model of the real working environment, including the radiation image, was imported into the virtual space of the virtual reality system. These visualization techniques help workers recognize radioactive contamination easily and decrease their own exposure to radiation because the contamination cannot be observed with the naked eye.     

基于平板探测器投影数据预处理的三维CT重构算法研究

大面积非晶硅平板探测器(flat panel detector-FPD)在工业透射射线成像领域得到越来越多的应用。基于FPD的圆轨道FDK型三维计算机层析成像技术(Computed Tomography,3D-CT)检测速度快,但成像质量不及2D-CT。为发挥3D-CT速度优势,抑制噪声同时提高图像重建的质量。以由平板探测器得到的二维投影数据为研究对象,提出了一种对投影数据分别进行高频和低频两次滤波的投影预处理方法,然后将分别重建的图像叠加最终得到高质量的重建图像。由算法的仿真实验结果表明,重建图像质量得到明显改善,系统噪声得到抑制。     

乏燃料深钻孔处置安全试评价

为探讨乏燃料深钻孔处置方式的安全性,本文在已有处置概念设计基础上,以某乏燃料核素类型与活度作为输入源项,通过保守假设选取处置孔上方打井饮水景象开展安全评价计算,得出所致最大个人有效剂量为0.045 m Sv/a,最大剂量出现在处置孔关闭后的8 200年,主要剂量贡献核素为I-129,该结果可为我国高放废物深钻孔处置的研发提供参考。