不采用灵敏度矩阵的ECT图像迭代重建

针对ECT图像重建质量有待提高的现状,研究ECT的正问题及逆问题.目前普遍采用灵敏度矩阵建立ECT模型,最常用的两种算法是基于灵敏度矩阵模型 的线性反投影算法(简称LBP法)和基于灵敏度矩阵模型的投影LandWeber迭代法(简称PLI法). 给出一种不采用灵敏度矩阵的ECT图像迭代重建新算法,用多元线性回归建立ECT系统正向模型、用投影LandWeber迭代法求解逆问题.采用ECT有限元分析软件,在多种介质分布下获得投影数据,对LBP法、PLI法和新算法进行了比较研究,研究结果表明,新算法能明显提高重 建图像的质量.     

折反射成像的经纬仪模型研究

折反射全向相机具有能够提供360°视场、安装灵活、结构紧凑、成本低廉等优势.在单视点结构的约束条件下,根据折反射成像的旋转对称性,提出了折反射成像的全新模型.首先,根据折反射成像的投影几何理论,分析并推导出图像点到投影中心之间的距离与空间射线俯仰角的对应关系.其次,根据现有的球面统一模型将空间点投影到图像平面上,得出的图像点坐标在提出的模型中反投影出一条空间射线,对比统一球面模型验证提出的模型的正确性.最后用提出的模型计算图像点的反投影误差,得到误差为0.2个像素以内,实验结果表明,提出的模型能够获得较高的标定精度.提出的经纬仪模型将二维标定化简为一维标定,为折反射全向视觉的研究开辟了新的思路.     

一种不完全投影图像重建的快速迭代算法

为了保证不完全投影数据的重建图像质量,同时提高重建速度,提出了一种基于共轭梯度法的快速迭代算法.通过实时获取投影矩阵分量,以固定步长替代共轭梯度法中一维搜索最优迭代步长,在确保质量的同时缩短重建时间.利用模拟投影数据和实际导弹断层扫描数据进行图像重建,结果表明,与卷积反投影和代数重建法相比,此算法特别适用于扇形扫描的不完全投影数据的图像重建,在保证重建图像拟合度的同时,大大提高了重建速度.     

动态对称块SAP迭代重建方法

SAP(String-Averaging Projection)是图像重建的一类超平面投影迭代方法,将String顺序投影后加权平均进行迭代,以减小重建误差,提高成像质量.DSAP(Dynamic String-Averaging Projection)算法是在SAP算法基础上的改进,将String扩展为分块String,然后对分块String的投影值加权平均.将DSAP算法与块结构、射线间的对称关系相结合,构造出动态对称块SAP迭代方法,讨论了其几何意义和收敛性质,并给出了数据实验.实验结果表明:动态对称块SAP迭代方法与经典ART及对称块算法和块内SAP算法相比较,能更好地在空间分辨率和密度分辨率之间取得良好的折衷.     

电容层析成像图像重建的新型在线迭代法

快速有效的图像重建算法是电容层析成像技术(ECT)的关键.基于 Landweher 迭代法,导出一种快速ECT图像重建迭代格式,分析了该迭代格式的收敛条件,并运用有限元仿真进行验证.结果表明,该迭代格式与常用的 Landweber 算法相比,成像质量相同,但迭代速度快,受像素个数影响不大,有望应用于在线成像.     

H.264标准压缩视频的超分辨率重建

为利用低分辨率压缩图像序列来重建高分辨率图像序列,提出一种在凸集投影(POCS)方法框架下基于整数DCT域量化噪声模型的针对H.264标准压缩视频的超分辨率重建方法.首先建立压缩视频的降质退化模型,然后根据H.264标准中的整数DCT变换和量化过程建立整数DCT域的量化噪声模型,最后在凸集投影算法的框架下给出了基于整数DCT域量化噪声的超分辨率重建算法.实验表明该算法的超分辨率重建结果的主观质量提高明显,峰值信噪比可达到30dB,一般迭代5次即可得到良好结果,算法复杂度较低.     

基于正弦图恢复的CT局部重建算法

针对局部扫描过程中投影数据沿探测器方向截断的特点,提出一种基于正弦图数据恢复的扇束CT局部重建算法.算法首先基于截断正弦图提取的边缘信息对缺失投影数据进行扩充,接下来对未扩充完整的零值区域利用两侧已知的投影数据进行线性插值,最后依据扩充完整的投影数据经滤波反投影重建出局部图像.仿真和临床数据的重建结果表明,算法对直接利用局部截断投影数据重建图像中呈现的环形伪影有明显的抑制作用,且重建图像边缘清晰.     

基于改进卷积反投影模型的CT成像伪影消除方法

针对传统卷积反投影法的CT重建图像容易产生伪影的问题,提出了一种基于改进卷积反投影算法的CT成像伪影消除方法.该方法通过分析给定模板的测量参数,标定CT系统的旋转中心、探测器间距及各探测方向等参数,使用Radon和傅里叶变换得到反投影方程,并利用卷积反投影技术得到每一点的吸收率与投影值的积分关系,使用三次样条插值算法得到较清晰的重建图像.仿真结果表明,所提出的算法具有简明易懂、操作方便和精确度高等诸多优点,相较于传统方法拥有更高的运算效率.     

基于RBF神经网络的ECT图像重建

线性反投影算法是最常用的ECT图像重建算法,该算法将极板电容测量值与成像区域介电常数间的非线性关系作线性化近似.由于神经网络的非线性映射能力可用来避免这种线性化近似,为此探讨了基于RBF神经网络的16极板ECT系统的图像重建方法.采用最大矩阵法确定RBF神经网络隐层神经元数目,用最小邻聚类方法确定径向基函数的宽度和中心,建立了极板电容测量值与成像区域介电常数间的RBF神经网络映射.仿真实验结果表明,基于RBF神经网络的ECT图像重建方法重建速度与线性反投影法相当,重建质量优于线性反投影法.     

基于多级残差U-Net的稀疏SPECT图像重建

低剂量单光子发射型断层扫描(Single-Photon Emission Computed Tomography,SPECT) 能够减少放射性示踪剂对人体的辐射损害,因此其临床应用变得愈发重要。SPECT扫描可通过投影角度稀疏采样实现低剂量成像;若直接对稀疏采样投影数据进行迭代重建,投影角度的缺失将导致重建图像中出现严重的射线伪影。现今主流的临床方法普遍在图像重建优化模型中引入特定的正则项以抑制射线伪影,然而该类方法不具有通用性,并且正则项过度依赖于经验选取。本文提出一种新颖的神经网络结构以学习稀疏采样投影数据与全角度采样投影数据之间的映射关系;通过所提网络结构合成缺失角度的投影数据,来提升重建图像的质量。数值实验表明,相较于传统迭代重建方法,论文重建方法所得图像的结构相似性(Structural Similarity, SSIM)提高了59%,标准均方误差(Normalized Mean-Square-Error, NMSE)降低了67%,峰值信噪比(Peak Signal-to-Noise Ratio, PSNR)提高了2.48 dB。因此,所提方法能较好地改善稀疏采样投影数据成像后的图像质量。     

一种新型两相流检测ERT图像重建算法

针对目前电阻层析成像(ERT)应用于两相流领域重建图像算法存在成像精度较低和速度较慢的问题,基于BFGS最优化方法,提出一种新型图像重建算法.为满足两相流在线参数测量的要求,对BFGS算法进行了改进.改进的BFGS算法(MBFGS)选取了不精确的迭代方向,并用单位矩阵近似代替目标函数的Hessian矩阵.数值实验证明,新算法较为稳定和快速,重建图像的质量优于目前常用的灵敏度系数法和线性反投影算法,算法以较小的速度代价重建较高质量的图像.     

基于旋转采样光场数据的物体表面重构

光场的旋转采样模式与图像重建的扫描模式具有相似的几何特性.借鉴图像重建的全刻画模型,提出一种基于旋转采样光场数据的物体表面重构算法,给出了旋转采样光场的参数化表示方法,建立了刻画旋转采样光场数据与物体表面关系的模型,得到物体表面特征点对应光线在旋转采样光场中的分布函数.根据分布函数结合图像的特征点匹配建立表面特征点位置的重构算法,由表面特征点生成物体表面的三维点云,实现物体的三维表面重构.实验结果验证了提出的基于旋转采样光场数据的物体表面重构算法的可行性和有效性.     

一种基于交错格分块的迭代重建算法

交错格采样是二维平行束扫描模式下的一种非传统采样形式,该采样形式下的投影数据带宽与传统采样的投影数据带宽相近.引入交错格采样的思想,对二维平行束扫描模式下传统采样的投影数据进行归组分块,块内数据具有交错格采样数据的特点,也具有交错格采样数据的频谱特征,保留了所有投影数据完整的频谱信息,一定程度上改善了迭代过程中的误差分配.由此对块迭代算法进行改进,形成交错格块迭代算法.实验结果表明,在相同迭代次数下,较之ART图像重建算法,交错格块迭代算法能有效抑制误差,提高成像精度.     

基于刃边法的序列图像盲超分辨率重建算法

为了减少点扩展函数（PSF）估计误差对盲超分辨率重建结果的影响,本文提出了一种新的序列图像盲超分辨率重建算法。首先采用刃边法实现对成像系统点扩展函数的准确估计,然后将估计的点扩展函数引入迭代反投影超分辨率重建算法中,进行高分辨率图像的重建。实验结果表明,本文算法运算时间较短,不受限于低分辨率图像的模糊程度,重建结果不但具有较高的峰值信噪比（PSNR）和结构相似度（SSIM）,而且真实分辨率的提升幅度更大。     

微扫描红外成像超分辨重建

为了通过低分辨率红外探测器获取高质量的图像信息,对基于微扫描成像的序列图像获取方法和超分辨图像重建算法进行了研究。首先,阐述了微扫描红外成像系统工作模式和软硬件构成。然后,提出了一种基于电机驱动的光学微扫描序列图像获取方法。最后,提出了一种基于字典学习的凸集投影算法用于超分辨图像重建。采用数值仿真和实际拍摄两种方式来验证本文算法的有效性,结果均表明本文方法能够有效地重建图像边缘细节并对噪声有较好的抑制作用。     

EM算法重建图像的精度分析

EM算法将观测得到的投影值看成不完全数据,合理运用相应的先验知识,以迭代的方法求出图像像素值的极大似然估计.该算法重建的图像比常用的滤波反投影和代数重建等算法得到的精度高.本文用概率统计的方法从理论上较详细地讨论了EM算法重建结果方差的下界,同时推导出实际应用中此方差近似值的一种简单求法.     

稀疏角度CT图像重建的一类自适应临近点算法

针对全变差正则化的稀疏角度CT图像重建问题,提出了一种自适应临近点算法。该算法在临近点迭代的每一步中自适应地选取临近参数矩阵,且该矩阵是变动且不对称的。在收缩算法的框架和一定条件下可建立该算法的全局收敛性。对广泛使用的滤波反投影算法和自适应临近点算法进行了二维的仿真数据实验,实验结果表明自适应临近点算法在图像重建中是有效实用的。     

弹载扫描SAR宽测绘带模式成像方法研究

针对弹载SAR景象匹配制导中匹配概率较低,需要大测绘带图像的问题,提出了通过天线距离向扫描扩大测绘带宽度的弹载扫描SAR宽测绘带成像模式.建立了弹体三维运动下的成像几何模型,给出了目标斜距表达式和回波信号表达式.通过分析扫描造成的线性距离走动空变性与多普勒中心空变性的问题,提出了改进的Range-Dopp ler成像算法,并分析了算法运算量.然后推导了弹体存在侧向移动时的几何校正公式.最后通过仿真验证了所提成像模式和算法的可行性.     

CT平行投影的快速重建算法研究与实现

为了在PC机上快速实现计算机断层扫描（Computerized Tomography,CT）的重建,文章在分析传统平行光投影的滤波反投影重建算法的基础上,提出并实现了改进的基于极坐标下反投影及坐标映射的快速重建算法,通过实验结果分析,优化后的算法与传统算法相比在图像质量上相当,而运算速度要快,尤其是对于大幅图像而言优势更加明显。     

具有约束的稀疏正则图像重建模型及其在CT成像中的应用

提出更具有一般性的约束稀疏正则图像重建模型,它不仅包含了各向异性和各向同性TV范数重建模型,而且可以推广到其他CT重建模型。基于Chambolle和Pock的原始对偶方法思想,借助指示函数,将原模型转化为无约束的凸优化模型,建立求解所得到优化模型的迭代算法,该算法的特点是无需内迭代以及计算矩阵逆且迭代每一步都具有显示解。进而,提出了一种自适应的原始对偶算法,将算法中固定迭代参数推广到可变参数情形。最后,将所提模型和算法应用于不完备投影CT重建问题,并与ART-POCS方法进行比较,得出我们的方法在图像重建质量等方面优于ART-POCS方法。