基于变量分裂法的稀疏约束并行磁共振图像重建

针对并行磁共振成像技术中,数据欠采样造成重建图像存在的混迭伪影和噪声问题,提出一种稀疏约束下并行磁共振的图像重建算法。该算法将一阶差分作为稀疏投影算子,构建在各向异性全变分最小化约束下并行磁共振的图像重建问题。同时,提出基于变量分裂法的求解方法,并在不同实验环境下分析该算法的有效性和鲁棒性。结果表明该算法可显著提高加速因子最大时并行磁共振重建图像的质量。     

结合全变差与自适应低秩正则化的图像压缩感知重构

针对基于固定变换基的协同稀疏图像压缩感知(CS)重构算法不能充分利用图像自相似特性的问题,提出了一种改进的联合全变差与自适应低秩正则化的压缩感知重构方法。首先,通过图像块匹配法寻找结构相似块,并组成非局部相似块组;然后,以非局部相似块组加权低秩逼近替代协同稀疏表示中的三维小波变换域滤波;最后,结合梯度稀疏与非局部相似块组低秩先验构成重构模型的正则化项,并采用交替方向乘子法求解实现图像重构。实验结果表明,相比协同稀疏压缩感知重构(RCoS)算法,该方法重构图像的峰值信噪比平均可提升约2 dB,所提算法在准确描述图像非局部自相似结构特征的前提下显著提高了重构质量,更好地保留了图像的纹理细节信息。     

基于Shearlet的双正则化图像压缩采样恢复

针对图像压缩采样中正交小波变换方向有限和单一正则化的问题,提出了一种基于Shearlet的双正则化图像压缩采样恢复算法。该算法用Shearlet作为图像的稀疏表示,用交替最小化对联合正则化模型进行求解。实验结果表明,该算法恢复的图像与单一的全变分正则化方法和小波变换相比有更好的视觉效果,更高的峰值信噪比。     

基于压缩感知的图像快速重建方法

基于多种稀疏变换基和观测矩阵的组合,采用正交匹配追踪算法对图像进行重建。在分析各种组合重建效果的基础上,提出一种图像快速重建方法,对图像进行一级小波分解,提取出近似分量子图像,运用压缩感知技术对其进行恢复,综合细节分量和恢复出的近似分量进行小波逆变换,得到重建图像。实验结果表明,该方法在相同的观测值条件下,能减少算法运行时间,提高重建图像质量。     

Image reconstruction for compressed sensing based on joint sparse bases and adaptive sampling

In this paper, we focus on tackling the problem that one sparse base alone cannot represent the different content of the image well in the image reconstruction for compressed sensing, and the same sampling rate is difficult to ensure the precise reconstruction for the different content of the image. To address this challenge, this paper proposed a novel approach that utilized two sparse bases for the representation of image. Moreover, in order to achieve better reconstruction result, the adaptive sampling has been used in the sampling process. Firstly, DCT and a double-density dual-tree complex wavelet transform were utilized as two different sparse bases to represent the image alternatively in a smoothed projected Landweber reconstruction algorithm. Secondly, different sampling rates were adopted for the reconstruction of different image blocks after segmenting the entire image. Experimental results demonstrated that the images reconstructed with the two bases were largely superior to that reconstructed with a single base, and the PSNR could be improved further after using the adaptive sampling.     

基于边缘保留分解和改进稀疏表示的医学图像融合

针对多模态医学图像融合中容易产生伪影且存在细节缺失的问题,提出一种利用多尺度边缘保留分解和稀疏表示的二尺度多模态医学图像融合方法框架.首先利用边缘保留滤波器对源图像进行多尺度分解,得到源图像的平滑层和细节层.然后,将改进的稀疏表示算法用于融合平滑层,并在此基础上提出一种基于图像块筛选的策略来构建过完备字典的数据集,再利...     

自适应字典学习的多聚焦图像融合

基于人类视觉系统及信号的过完备稀疏表示理论,提出一种新的多聚焦图像融合算法。首先从待融合图像中随机取块构成训练样本集,经迭代运算获取过完备字典;然后由正交匹配追踪算法完成图像块的稀疏分解;再按分解系数的显著性选择融合系数并完成图像块的重构;重构块经重新排列并取平均后获得最后的融合图像。实验结果表明:该算法继承了目前较为优秀的多尺度几何分析方法的融合效果;在噪声存在的情况下,该算法表现出较好的噪声抑制能力,随噪声方差的升高,融合图像的主观质量及客观评价指标均要好于传统方法。     

基于谱图小波变换的图像压缩编码方法

针对小波变换图像压缩编码方法在高压缩比下得到的重构图像质量往往较差的问题,提出了一种基于谱图小波变换的编码方法.该方法首先将图像转化成图,利用谱图小波变换分解图得到谱图小波系数,这些系数的能量随着尺度的增加而衰减,然后根据谱图小波系数的特性对SPECK算法进行改进,最后对谱图小波系数进行量化,利用改进的SPECK算法对量化后的系数进行压缩编码,并在图像数据量压缩的同时从稀疏系数中恢复原始图像.实验结果表明,该编码方法对自然图像的压缩具有高效性,相比小波变换的压缩方法,重建图像的PSNR有所提高且变化平稳,与此同时还得到更大的压缩比.     

基于压缩感知的SAR图像鲁棒编码传输

目的 尽管传统的联合信源信道编码方案可以获得高效的压缩性能,但当信道恶化超过信道编码的纠错能力时会导致解码端重构性能的急剧下降;为此利用压缩感知的民主性提出一种鲁棒的SAR图像编码传输方案,且采用了一系列方法提高该方案的率失真性能。方法 考虑到SAR图像丰富的边缘信息,采用具有更强方向表示能力的方向提升小波变换(DLWT)对SAR图像进行稀疏表示,且为消除压缩感知中恢复非稀疏信号时存在的混叠效应,采用了稀疏滤波方法保证大系数的精确恢复,在解码端采用了高效的Bayesian重建算法获得图像的高性能重建。结果 在同等码率下,与传统的联合信源信道编码方案CCSDS-RS相比,本文方案可以实现更加鲁棒的编码传输,当丢包率达到0.05时,本文方案DSFB-CS获得的重建性能明显要高于CCSDS-RS;与基于Bayesian重建算法TSW-CS的传统方案相比,本文方案可提高峰值信噪比(PSNR)3.9 dB。结论 本文方案DSFB-CS 实现了SAR图像的鲁棒传输,随着丢包率的上升,DSFB-CS获得的重建性能缓慢下降,保证了面对不稳定信道时,解码端可以获得相对稳定的重构图像。     

一种根据图像能量调整的图像融合方法

针对传统图像融合算法无法对能量差异较大的图像取得良好融合效果的问题,文中根据图像的能量划分,利用多尺度变换和稀疏表示相结合的方式分解两幅图像的高低频信号,在低频部分自动调整不同能量图像块的稀疏融合规则,并在高频部分加入一致性检验,从而进一步约束对应局部空间能量MSD系数的复合过程,最后通过小波逆变换重构得到融合图像。使用红外图像、医学图像和多聚焦图像分别进行融合性能的验证,并分析稀疏分解层数和窗口步长等条件对融合效果的影响,最终取得该框架下的最优分解方式,获得了具备优秀的主观效果和客观指标的融合图像。实验结果表明,该算法在对任意两种类型传感器获得的图像进行融合时均能获得更加优秀的融合效果,且不仅局限于某两种图像的融合,其在SF,SSIM和EFQI等客观指标上优于传统融合算法和一般多尺度结合稀疏表示的算法。     

基于自适应联合字典学习的脑部多模态图像融合方法

针对目前全局训练字典对于脑部医学图像的自适应性不强,以及使用稀疏表示系数的L₁范数取极大的融合方式易造成图像的灰度不连续效应进而导致图像融合效果欠佳的问题,提出一种基于自适应联合字典学习的脑部多模态图像融合方法。该方法首先使用改进的K奇异值分解（K-SVD）算法自适应地从已配准的源图像中学习得到子字典并组合成自适应联合字典,在自适应联合字典的作用下由系数重用正交匹配追踪（CoefROMP）算法计算得到稀疏表示系数;然后将稀疏表示系数的"多范数"作为源图像块的活跃度测量,并提出"自适应加权平均"与"选择最大"相结合的无偏规则,根据稀疏表示系数的"多范数"的相似度选择融合规则,当"多范数"的相似度大于阈值时,使用"自适应加权平均"的规则,反之则使用"选择最大"的规则融合稀疏表示系数;最后根据融合系数与自适应联合字典重构融合图像。实验结果表明,与其他三种基于多尺度变换的方法和五种基于稀疏表示的方法相比,所提方法的融合图像能够保留更多的图像细节信息,对比度和清晰度较好,病灶边缘清晰,客观参数标准差、空间频率、互信息、基于梯度指标、基于通用图像质量指标和平均结构相似指标在三组实验条件下的均值分别为：71.0783、21.9708、3.6790、0.6603、0.7352和0.7339。该方法可以应用于临床诊断和辅助治疗。     

基于非局部自回归学习的医学图像超分辨重建方法

由于受放射剂量的影响及成像设备条件的限制,医学图像在成像过程中的分辨率不高,并在一定程度上影响后期临床诊疗的精度.针对此问题,文中提出基于非局部自回归学习的医学图像超分辨重建方法.利用医学图像数据固有的非局部相似性特点,将自回归模型引入到基于稀疏表示的医学图像超分辨重建模型中,同时利用聚类算法得到分类字典,提高实验效率.实验表明,文中方法提高医学图像分辨率方面的可行性,及在重建效率和性能方面的优势     

Harmony search algorithm for image reconstruction from projections

Image reconstruction from projections is an important problem in the areas of microscopy, geophysics, astrophysics, satellite and medical imaging. The problem of image reconstruction from projections is considered as an optimization problem where a meta-heuristic technique can be used to solve it. In this paper, we propose a new method based on harmony search (HS) meta-heuristic for image reconstruction from projections. The HS method is combined then with a local search method (LS) to improve the quality of reconstructed images in tomography. The two proposed methods (HS and hybrid HS) are validated on some images and compared with both the filtered back-projection (FBP) and the simultaneous iterative reconstruction technique (SIRT) methods. The numerical results are encouraging and demonstrate the benefits of the proposed methods for image reconstruction in tomography.     

基于Contourlet变换的图像压缩感知重构

根据图像信号在Contourlet变换域的稀疏特性,分析Contourlet变换的基本原理,提出一种基于Contourlet变换的压缩感知重构方法。针对Contourlet变换的基函数并不严格规范正交、无法构造正交变换矩阵的问题,采用改进梯度投影算法恢复稀疏处理后的系数,在保证图像质量的情况下,实现图像的低速率重构。实验结果表明,该算法的鲁棒性较好。     

联合相邻帧预测的心脏磁共振电影成像方法

快速动态磁共振成像可以通过减少采样量来缩短信号的采集时间.因此,从下采样的数据中重建出高质量的图像成为研究的热点.目前,常见的重建方法利用动态图像序列的稀疏表示实现高质量的重建.本文提出了一种联合相邻帧预测（Joint adjacent-frame prediction,JAFP）的重建方法,首先根据动态图像序列相邻帧之间高度的相似性,联合预测当前帧图像,获得稀疏的图像差;其次,利用图像差序列在时间域的拟周期特性,通过傅里叶变换进一步提高图像差序列的稀疏度.在此基础上构建动态成像模型,并在压缩感知（Compressed sensing,CS）框架下进行求解.该方法可将前一次的重建结果作为新的输入,从而形成迭代算法.采用两个磁共振心脏电影成像数据集对提出的方法进行了实验验证,并与k-t FOCUSS ME/MC和MASTeR进行了比较.实验结果表明,该方法联合相邻帧改进了预测图像的效果,提升了重建图像的质量,具有广泛的应用价值.     

基于非局部相似模型的压缩感知图像恢复算法

针对压缩感知(Compressed sensing, CS)图像恢复问题, 提出了一种基于非局部相似模型的压缩感知恢复算法, 该算法将传统意义上二维图像块的稀疏性扩展到相似图像块组在三维空间上的稀疏性, 在提高图像表示稀疏度的同时进一步提高了压缩感知图像恢复效率, 恢复图像在纹理和结构保持方面都得到了很大的提升. 在该算法模型求解过程中, 使用增广拉格朗日方法将受限优化问题转换为非受限优化问题, 为减少计算复杂度, 还使用了基于泰勒展开的线性化技术来加速算法求解. 实验结果表明, 该算法的图像恢复性能优于目前主流的压缩感知图像恢复算法.     

小波变换和稀疏表示相结合的遥感图像融合

针对多光谱图像与全色图像的融合,提出一种结合小波变换和稀疏表示的融合算法.该算法充分利用小波变换具有保持光谱信息这一优势,首先对多光谱图像进行IHS (intensity-hue-satuation)变换,然后对亮度分量和全色图像进行单层小波变换,得到对应的高低频系数.分析高低频系数的特征,对于不能认为是“稀疏”的低频系数采用稀疏表示进行融合;对于可以认为是“稀疏”的高频系数采用图像信息融合规则进行融合.最后进行小波逆变换和IHS逆变换得到融合结果.实验结果表明,该算法最大限度地保留了光谱信息,并提高了空间分辨率.     

A novel approach for multimodal medical image fusion

Fusion of multimodal medical images increases robustness and enhances accuracy in biomedical research and clinical diagnosis. It attracts much attention over the past decade. In this paper, an efficient multimodal medical image fusion approach based on compressive sensing is presented to fuse computed tomography (CT) and magnetic resonance imaging (MRI) images. The significant sparse coefficients of CT and MRI images are acquired via multi-scale discrete wavelet transform. A proposed weighted fusion rule is utilized to fuse the high frequency coefficients of the source medical images; while the pulse coupled neural networks (PCNN) fusion rule is exploited to fuse the low frequency coefficients. Random Gaussian matrix is used to encode and measure. The fused image is reconstructed via Compressive Sampling Matched Pursuit algorithm (CoSaMP). To show the efficiency of the proposed approach, several comparative experiments are conducted. The results reveal that the proposed approach achieves better fused image quality than the existing state-of-the-art methods. Furthermore, the novel fusion approach has the superiority of high stability, good flexibility and low time consumption.     

基于离散剪切波正则化的低剂量CT图像统计重建算法

提出一种低剂量医学CT图像重建方法,能够在少视角投影或低X-射线管电流投影的情况下保证重建图像的质量。减少扫描视角的数量或者降低X-射线管电流强度均可以降低辐射剂量,从而减少X射线对人体伤害,但是前者会造成扫描数据欠完备,后者会使投影数据信噪比指数下降,传统算法不能保证重建图像满足诊断要求。提出一种离散剪切波变换正则化的低剂量CT图像统计迭代重建算法,在数据保真项加入符合数据统计特性的系数加权,以降低噪声对重建结果的影响,并将待建图像在剪切波域可以稀疏表示作为先验信息,利用增广拉格朗日方法将此先验信息作为正则化项加入目标函数,缩小了解空间,使不完备投影数据获得稳定而准确的重建。实验数据表明,重建图像在投影数据远远不满足完备性条件,或投影数据信噪比急剧下降的情况下,本算法能够重建出高质量图像。在辐射剂量降低到滤波反投影FBP算法的10%甚至更低时仍然能够得到清晰保留结构细节的重建图像。     

基于信息瓶颈聚类的多聚焦图像融合

提出一种基于信息瓶颈聚类的多聚焦图像融合方法。该方法采用信息瓶颈算法对源图像进行聚类分析,获得联合的聚类表示;由非下采样Contourlet变换对源图像进行多分辨率分解,通过联合聚类表示指导各频域系数融合;采用非下采样Contourlet逆变换重构获得融合图像。实验结果表明,该方法具有良好的客观评价性能和主观视觉效果。