基于水平集的光学层析图像重建

为解决重建图像中异常区域边界不规则这一问题,提出一种基于水平集的光学层析图像重建方法.该方法在背景区域光学参数已知情况下,可以使重建异常目标区域的位置更加接近其真实位置,且实现了异常区域位置和光学参数的同时重建.采用扩散方程作为光子传输模型,基于有限元方法实现正向模型的数值求解,用零水平集曲线表示异常区域边界.实验结果...     

基于梯度树的光学层析图像重建方法

光学相干层析成像技术是一种新型成像方法,在生物医学和材料等许多领域有广泛的应用.介绍了一种基于梯度树的迭代图像重建方法,讨论了输运模型下含空洞状区域的图像重建方法.证明了基于输运模型的图像重建能克服扩散方程在非散射区域的重建弊端,准确地重建光学层析图像.     

光学层析成像在含空洞状区域的图像重建

文章给出一种直接基于传输模型的含空洞状区域的重建方法。实验证明,在传输模型下,不需要知道空洞状区域的位置、大小等信息即可成功重建光学层析图像。     

压缩倾角薄层光学层析成像系统

首先研究了LOT中光线倾斜角度对光在组织体内分布的影响,在此基础上设计并完成了压缩倾角薄层光学层析成像(cdaLOT)系统,提出了矫正扫描振镜枕型畸变的新方法,并发展了基于虚拟源-扩散近似技术和GPU的LOT快速图像重建算法.光路模拟结果表明,cdaLOT系统可使入射主光线倾角减小为传统LOT系统的1/2.cdaLOT系统将测量值与蒙特卡洛模拟结果的相对误差由传统系统的38%降低为18%,从而缓解了实际测量方式和正向数学模型的不匹配性.仿体成像实验表明:重建异质体的吸收系数、位置和形状与真实情况基本相符.     

基于改进Landweber算法的光学层析成像研究

光学层析成像技术由于其非接触性、结构简单、采样率高、安全性高、分辨率高等特性,在工业流体监测以及医学等领域得到广泛应用,同时在学术领域上也具有很高的研究价值。光学层析成像分为扫描阶段和图像重建阶段。在重建过程中,算法的性能往往决定着图像重建的质量。鉴于现有重建算法存在重建速度慢与图像质量不高等问题,提出一种基于预置矩阵的Landweber重建算法。该算法通过引入历史迭代信息、在迭代过程中添加预置矩阵和加速项而加快迭代速度,减小重建图像与真实图像的误差。对圆形测量场内5个特定分布进行实验仿真,对比所提改进算法与传统算法的性能。仿真结果显示,该算法的重建误差在5%左右,同时证实该改进算法相较于传统算法有显著性能提升,重建误差降低48%,图像质量得到显著提升。     

基于改进Gauss-Newton的电容层析成像图像重建算法

 针对电容层析成像技术中的"软场"效应和病态问题,在分析Gauss-Newton算法基本原理的基础上,提出了一种基于Gauss-Newton新的电容层析成像算法,采用奇异值分解定理对算法的稳定性进行了证明.在此基础上探讨了ECT应用该算法的可行性,算法满足收敛条件且重建图像误差小.仿真和实验结果表明,该算法和LBP、Landweber和共轭梯度算法相比,算法兼备成像质量高、稳定性好等优点,为ECT图像重建算法的研究提供了一个新的思路.     

基于光学相干层析成像的投影折射率计算机层析成像系统研制

报道了基于光纤型光学相干层析成像(OCT)的投影折射率计算机层析成像(PICT)系统,并利用研制的系统对外径为1.3 mm,内径为0.9 mm的充水玻璃管样品进行了测量。样品以1°的步进角旋转,共采集180个方向上的投影值,然后利用卷积反投影算法进行了折射率分布图像的重建。实验结果表明,系统具有较高的空间分辨率,能够正确区分空气、玻璃和水三种不同折射率的物质,且其边界清晰可辨;由于利用了折射率信息,投影折射率计算机层析图像消除了常规光学相干层析图像中的几何畸变。     

Landweber在电磁层析成像图像重建算法中的应用

电磁层析成像技术(EMT)是一种新兴的电学层析成像技术,利用管道周围的传感器阵列来检测被测空间,计算出物体的电导率或磁导率的分布情况.本技术具有不接触、不侵入、可检测磁性材料等优点,因此它在工业、生物医学、管道检测等领域具有潜力.目前EMT技术仍处于初步阶段,如何将EMT技术应用到实际的生产生活当中去是我们的研究目标.本论文从电磁层析成像技术的研究意义和基本原理入手,运用Comsol软件对EMT系统进行二维仿真,并提出一种基于Landweber的EMT图像重建算法.     

基于光学层析技术的图像重建

对于光学层析技术(OCT)的原理以及光学层析技术的2类传统算法进行了详尽的分析和阐述,对其各自的优缺点做了比较,并对目前在传统算法基础上发展起来的各种新算法做了简单的介绍.     

基于组稀疏正则化的荧光扩散层析成像重建

针对荧光扩散层析成像中荧光光源的定位误差较大和形态学信息不完整的问题,提出一种基于组稀疏正则化的同时代数重建技术(GSR-SART)算法.该算法利用图像的非局部自相似性和局部稀疏性构造自适应相似组;然后,将相似组作为基本单元,学习自适应字典;最后,采用迭代收缩阈值算法求解目标函数.实验结果表明,所提算法在峰值信噪比和方...     

一种基于共轭梯度的正则化OT图像重建算法

文章基于OT扩散方程模型提出了一种正则化共轭梯度OT图像重建算法，通过引入图像熵和局部平滑函数为正则化项以克服重建问题中的病态特性。与简单的共轭梯度重建算法相比，重建图像的MSE值分别为0．4413^＊10^-4和0．4819^＊10^-4。研究表明，正则化的OT图像重建算法能有效降低重建中的病态性，提高图像重建质量。     

一种基于共轭梯度最优化技术的三维时域扩散光学层析方法

扩散光学层析(DOT)中的图像重建是一个面向大参数集的非线性最优化问题,其标准求解方法为牛顿类迭代法,需要对整个Jacobian矩阵进行构建、求逆和存贮,这对大规模的三维问题是不可行的,为此常采用基于逐行线性逆策略的非创伤性填充(ART)技术,图像质量受到严重制约.采用共轭梯度算法,直接求解非线性目标函数梯度.可避免对Jacobian矩阵的操作,为有效降低步长因子求解引起的附加计算量,采用一维不精确搜索算法,通过对双非均匀目标体的平板模型进行模拟成像,与代数重建算法结果进行比较,表明共轭梯度法的重建质量、收敛速度和收敛性都优于ART算法.     

融合多种先验信息的光学层析图像重建

为克服光学层析成像的病态特性,将三种不同的先验信息模型引入到基于辐射传输方程的光学层析成像中,给出了对应于三种重建模型的重建算法,其中在线过程作为先验信息的重建算法中,提出一种神经网络优化算法。最后对这三种先验信息模型进行了综合比较和讨论,并在图像的平滑性、边缘保留特性、算法复杂性及重建效果方面对其进行定量比较,提出一种分析平滑性的算子和一种基于梯度的衡量边缘保留特性的算子。实验证明基于三种先验信息模型的重建算法均能提高重建图像质量,其中,平滑先验模型的平滑效果最好,马尔可夫随机场模型有较好的边缘保留特性,线过程模型在平滑图像的同时可以更好地保留图像边缘,并且重建精度较高。     

屈光介质中谱域光学相干层析成像的重构

在屈光介质中,由于光线的折射以及光程与实际物理距离的错配,使得光学相干层析(OCT)成像存在重构误差。将几何光学中光线追迹的方法应用于光纤型谱域光学相干层析成像系统所成图像的重构误差矫正,在理论上推导了屈光介质所成层析图像与其真实物理结构的映射关系。实验中,将提出的方法应用于玻璃毛细管和人眼眼前节图像的重构误差矫正,在矫正后的图像中玻璃毛细管的剖面结构得到了准确的还原,所测人眼的眼角膜厚度、前房深度和宽度、眼角膜前后表面以及晶状体前表面的曲率半径等各种参数都符合模型眼给出的参考值。该方法能够使光学相干层析成像系统应用于具有任意多层折射界面的屈光介质,包括由透镜组组成的复杂光学系统等的成像。     

双能谱CT的迭代重建模型及重建方法

双能谱CT能够重建被测物体的等效原子序数和电子密度或是基材料的密度图像.与传统的单能谱CT相比,有更好的物质区分能力,有着广泛的应用前景.但是双能谱CT重建问题的非线性性给重建带来了困难.针对该问题,本文提出一种适于双能谱CT的Newton型迭代重建方法.该方法首先将双能谱CT对应的非线性问题线性化得到一个线性方程组,然后利用SART方法对该线性方程组进行求解,最后利用求得的方程组的解对图像进行更新.该方法的主要优点是其灵活性.它能够适用于常用的各种扫描模式,对于几何一致和不一致投影均有效.同时容易将该方法推广到多能谱CT和慢电压切换的CT系统.数值实验表明,该方法能够正确重建出基材料的密度图像.另外该方法能有效去除重建图像中的硬化伪影.