结合各向异性中值扩散的PET图像重建算法

为了有效提高正电子发射断层成像图像的质量,通过把各向异性中值扩散滤波器融合到中值根先验算法中,提出了一种新的基于Bayesian理论的图像重建算法。新算法的每次迭代过程都可以分为两步:首先用各向异性中值扩散滤波器抑制重建图像中的噪声;然后用中值根先验算法重建图像。仿真实验结果表明,在正电子发射断层成像中,新算法不仅能有效地抑制噪声,还能精确地保护图像的边缘。此外,与其他类似算法相比,新算法吸收了各向异性中值扩散滤波器的优点,在迭代过程中对梯度阈值和扩散次数不敏感,易于实现,实用性强。     

基于小波收缩和正逆扩散结合的优质中值先验图像重建算法

针对最大后验(MAP)法对重建图像造成的过度平滑或出现阶梯状边缘伪影等问题,提出了一种基于混合模型的中值先验图像重建算法。首先在中值先验分布的MAP重建的基础上,在每次中值滤波之前引入结合小波收缩和正逆各向异性扩散的滤波器。另外,对于背景区域仍残留有少量噪声的情况下,可以在迭代间的最后,选择加入只针对图像较小梯度阈值区域进行非线性扩散平滑的优良滤波器,从而进一步优化图像。仿真结果表明,该算法在抑制噪声和保持边缘效果方面具有很好的表现,与其他经典传统算法相比,信噪比(SNR)可提高0.9dB~3.8dB。     

基于解剖非局部先验的模糊扩散PET重建算法

针对传统最大后验(MAP)算法出现阶梯伪影以及不能有效保持重建图像低梯度值处细节信息的问题,提出了一种基于解剖非局部先验的模糊扩散正电子发射计算机断层扫描(PET)重建算法。首先,对中值先验分布的MAP重建进行改进,在每次中值滤波前引入结合模糊函数的各向异性扩散滤波器;然后,采用模糊隶属度函数作为各向异性扩散过程的扩散系数,并结合解剖非局部先验来考虑图像的细节信息。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法提高了信噪比(SNR),具有良好的抗噪性;同时视觉效果较好,图像边缘清晰,在抑制噪声和边缘保持方面取得了良好的折中。     

低光子数PET图像的投影空间统计重建方法

提出了一种适用于低光子数观测数据的正电子发射断层图像重建的最大后验概率密度(Maximum a pos-terior,MAP)方法。与传统的MAP算法不同,本文将投影空间看作Gibbs随机场,并在该空间构造投影空间先验模型。根据系统的局部冲击响应对先验项进行修正,使得该方法能够获得近似一致的空间分辨率。实验结果表明,该方法在观测数据光子数较低的情况下,能够获得较好的图像重建结果。     

正电子发射层析成像的鲁棒最小二乘重建

提出的鲁棒最小二乘算法综合考虑了正电子发射层析成像中的各种误差,适用于实际正电子发射层析成像系统．实验结果表明：该算法比传统的最小二乘重建算法具有更加鲁棒的重建特性．     

基于MAP算法的图像超分辨率重建

近年来图像的超分辨率重建已经成为人们广泛研究的热点.本文提出了一种从多幅低分辨率欠采样图像中重建出一幅高分辨率图像的重建方法.该方法基于MAP框架,用迭代方法得到最优化解.在每次的迭代过程中利用上次迭代得到的重建图像的有用信息来不断调整迭代参数,不断的循环迭代,最后求解出重建图像的最优解.实验结果证明,该方法有效,它不仅能在迭代过程中自动选择和更新调整参数,并且能得到期望的高分辨率重建图像.     

面向PET图像重建的结构先验导引的自适应点云方法

正电子发射断层成像(PET)重建的核心是解决重建精度和重建速度的问题.针对传统重建方法中以PET符合计数值表达待求图像的每个点像素值的规则点表达框架的问题,提出利用结构先验导引的自适应点云表达待求图像的点云表达框架的方法,从而可在保证重建精度的条件下有效地提高重建速度.该方法采用两步布点的方法引入点云表达框架:第一步基...     

基于片相似性和最大似然期望最大化的低剂量CT重建算法

针对低剂量计算机断层成像(CT)重建的图像产生严重退化的问题,提出一种基于片相似性各项异性扩散和最大似然期望最大化(MLEM)的低剂量CT重建算法.首先,采用基本的MLEM算法对低剂量投影数据进行重建;然后,由于片相似性在降噪的同时,也能较好地保持图像的边缘和细节信息的特点,对重建后的图像使用基于非局部理论思想的片相似性降噪方法处理;最后,由于低剂量投影数据还存在脉冲噪声点,使用中值滤波对图像进行处理.采用Sheep-Logan体模作为实验模型进行低剂量CT图像重建的仿真,与BI-MART、BI-MLEM、基于方差的ELEM和基于结构相似性的MLEM算法进行了对比.实验结果表明,所提算法的信噪比(SNR)高达10.216 308 dB,与对比算法相比,视觉效果更优,且有更小的归一化均方误差(NMSE)、均方绝对误差(MAE)和归一化均方距离(NMSD).所提算法重建出来的图像能在光滑去噪的同时有效地保持图像的细节和边缘信息,既能有效地保持弱梯度和纹理,又不存在各项异性扩散存在的明显阶梯效应.     

基于动态后验模拟的PET图像重建

正电子发射成像是一种有效的生理功能性成像手段，但是由于投影数据中噪声大而给重建带来困难，为此提出了利用其他高质量的解剖成像结果的分割模板先验来进行完全Bayesian重建以提高重建效果，分割模板先验可以表示为包含超验参数的Markov场形式，但是它的非凸性和超验参数的存在使得无法用常规的方法得到最大后验估计，为此采用动态后验模拟算法计算后验平均估计，基于满足条件分布的动态后验模拟法可以同时更新象素的密度和超验参数，并且容易得到重建的方差和置信区间，将这种方法和似然估计、最大后验估计结果进行比较，重建的结果无论在空间分辨率和抑制噪声方面都有取得了好的效果。     

基于小波和四阶各向异性扩散的MLEM低剂量CT重建算法

在低剂量计算机断层扫描CT(computed tomography)重建算法中,传统的最大似然期望最大MLEM(Maximum Likelihood Expectation Maximization)算法随着迭代次数的增加会出现棋盘效应而不能有效地抑制噪声。针对上述问题提出一种基于小波收缩和四阶各向异性扩散相结合的MLEM低剂量CT重建算法。该算法结合小波收缩和各向异性扩散的优点,在每次迭代中,对MLEM重建算法处理后的图像进行离散平稳小波分解,在小波域的高频部分进行小波收缩,低频部分使用降噪效果优质的四阶各向异性扩散进行消噪,最后残留的脉冲噪声点通过中值滤波器进行处理,从而进一步优化图像。仿真实验结果表明,该算法可以有效地去除低剂量CT图像的噪声,且在保持图像边缘和细节信息方面有很好的表现,从而获得高抗噪性能的图像。     

Bayesian image reconstruction for positron emission tomography based on anisotropic median-diffusion

Multimedia Tools and Applications - For improving the quality of positron emission tomography (PET) images, the partial differential equation median (PDEmedian) algorithm which incorporates an...     

基于相关系数模型的新型滤波算法*

针对椒盐噪声滤除问题,提出了一种新的滤波算法：对输入图像进行基于欧氏距离的相关系数建模,利用信号阈值判决区间将像素点分为信号点和噪声点,在相关系数模型下搜索相关性最大的信号点对噪声点进行恢复,信号点不作处理。实验结果表明,该算法对椒盐噪声的消噪性能较其他算法有较大提高。由于对基于窗口的传统操作模式进行了改进,该算法在90%的高密度噪声环境下仍具有较好的滤波性能。     

基于相关系数的运动目标检测算法

运动目标检测是实现目标跟踪、交通监控、行为分析等任务的基础。通过计算相邻两帧之间对应行和列的相关系数,利用运动目标区域相关系数相对较小的特点,分割出运动目标区域,进而利用逐点匹配算法准确地检测出运动目标。该算法可以使用于复杂背景下多运动目标的检测,算法具有运算量小,对噪声不敏感等特点。实验表明,该算法可以准确分离检测出所有运动目标,稳定性好,运行速度快,适合于对运动目标的实时检测。     

基于全局优化相关系数的边缘检测算法*

针对传统边缘检测算子适应性差的缺陷,提出一种基于全局优化相关系数的边缘检测算法。首先在综合多种常用边缘检测算子的基础上生成不同等级的边缘密度图;然后使用全局相关系数作为度量函数,计算边缘密度图与不同边缘检测算子的边缘输出图集之间的相关性;最后优化得到较为理想的边缘检测结果。实验结果表明该算法能融合多种边缘检测算子的优点,有较强的开放性与目标适应性,自动化程度高,工程实用性广。     

基于相关系数符号的快速匹配算法*

针对经典灰度相关匹配算法耗时多的缺点,提出一种减少计算次数、提高匹配效率的新方法.该方法是先构造一幅相关图像,然后计算它与基准子图像的互相关数据并利用其符号分离候选匹配点,最后在匹配过程中,根据实时图像与相关图像的相关系数符号来选定匹配点区域,从而减少匹配计算次数,提高匹配速度.理论分析和实验表明,该方法不但能够保持经典灰度相关匹配算法具有较高的匹配精度和较强的抗噪能力的特点,而且大大缩短了匹配时间,使得经典灰度相关算法能够在实际中得以应用.     

基于改进FOCUSS算法的电容层析成像算法研究

针对电容层析成像(electrical capacitance tomography,ECT)逆问题求解的病态性和不适定性,在压缩感知(compressed sensing,CS)的基础上,提出一种改进FOCUSS的ECT重建算法。采用离散余弦变换(DCT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理,在使用正则化FOCUSS算法求解的过程中引入拟牛顿法逼近求解中间稀疏变量,以提高信号重构的准确性。仿真实验结果表明,同LBP、Tikhonov和Landweber和FOCUSS算法相比,改进的FOCUSS算法能够有效区分物场中的不同介质,改善图像过度平滑的问题,减小图像误差至0.23,提高图像相关系数至0.80,具有更好的成像效果,为ECT图像重建算法的研究提供新的思路。     

基于多分辨率的PET图像优质有序子集最大期望重建算法

在正电子发射断层扫描(PET)成像中,最大似然期望(MLEM)算法因不能有效地抑制噪声、收敛速度慢而难以直接应用于临床。有序子集最大期望(OSEM)算法具有较快的收敛速度,但是在迭代一定次数之后重建质量会迅速下降。针对此问题,将多分辨率技术引入到有序子集最大期望重建算法的子集中,以此抑制噪声,同时稳定求解过程。实验结果表明,新的重建算法克服了传统算法图像退化的缺点,并具有加快算法收敛速度的优点,能获得较高的信噪比(SNR)和较好的图像视觉效果。     

基于RUSBoost和积矩系数的神经网络分类算法

针对单个神经网络分类准确率低、RUSBoost算法提高NN分类器准确率耗时长的问题,提出了一种混合RUSBoost算法和积矩系数的分类优化算法。首先,利用RUSBoost算法生成m组训练集;然后,依据Pearson积矩系数计算每组训练集属性的相关程度消除冗余属性,生成目标训练集;最后,新的子训练集训练神经网络分类器,选择最大准确率分类器作为最终的分类模型。实验中使用了4个Benchmark数据集来验证本文算法的有效性。实验结果表明,本文提出的算法的准确率相较于传统的算法最大提升了8.26%,训练时间最高降低了62.27%。     

基于CS-GPSR的电容层析成像图像重建算法

提出将基于压缩感知(CS)理论的稀疏梯度投影(GPSR)算法应用于电容层析成像(ECT)图像重建过程中.采用离散Fourier变换(DFT)基将原始图像灰度信号进行稀疏化处理;将ECT灵敏度矩阵的各行按随机顺序进行排列,得到ECT系统观测矩阵,同时将测量电容向量的各行按相同顺序进行排列,得到观测投影向量;使用GPSR算法进行图像重建.仿真实验结果表明:基于CS理论的GPSR(CS-GPSR)算法重建图像质量明显优于LBP算法和Landweber迭代算法.本文所述算法可实现较高精度的图像重建,为ECT图像重建的研究提供了一种新的手段.