基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于虚拟仪器的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,由LABVIEW调用MATLAB程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。结果表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

基于Labview的光声信号采集和成像系统

为了实现光声信号的快速采集和图像重建,采用基于Labview软件平台的光声信号采集和成像系统进行光声信号采集,并调用Matlab程序对采集到的数据进行处理,最后利用滤波反投影重建算法,实现了对模拟组织样品的光声层析成像。成像系统的分辨率为0.15mm,重建图像与实物十分吻合。实验表明,该系统具有快速、方便、直观等特点,有望发展成为一种低成本的实用的临床诊断仪器。     

声折射对光声成像的影响

研究了光声信号声速失配时所起的声折射对光声成像的影响,提出了利用与组织声速匹配的耦合液进行光声成像,并配置了几种适合于组织声速的超声耦合液.实验结果表明,进行声速匹配后重建出的图像对比度有明显地提高,背景伪迹减少,分辨率由0.50 mm提高到0.15 mm,重建图像与实物十分吻合.     

多种光声成像方法研究

阐述了光声成像的基本原理,综述了现有的几种光声成像方法、原理及成果。介绍了国内外多个研究小组在光声成像领域所取得的一些成果,主要包括:用超声探测器记录光声信号的滤波反投影算法光声成像;超声探测器结合声透镜的傅里叶方法;用探测光做载波调制光声信号,将光声信号转化为光信号,经光学系统解调,将样品像显示在CCD摄像机上的实时光声成像等。对比了几种光声成像方法,并提出了一些光声成像的新思路。     

基于双域神经网络的稀疏视角光声图像重建

光声计算断层成像(PACT)是近年来迅速发展的一种无损生物医学成像技术,在生物医学领域有着较高的应用价值。为了获得高质量的光声图像,成像系统的信号采集装置需要配备高密度的阵列探测器。但在实际应用中,由于经济成本、制造工艺及成像时间等因素的限制,探测器的排布往往较为稀疏,难以实现稳定重建,导致重建图像中出现条纹伪影。为了解决这一问题,本文提出一种基于双域神经网络的PACT图像重建算法。该算法主要包含三个模块：数据域网络、反投影层和图像域网络,其中数据域网络和图像域网络可分别对光声数据和光声图像进行增强,以提升图像质量。为了对网络进行训练和测试,构建了一个血管仿真数据集和一个小鼠活体试验数据集。研究结果表明,所提算法可以有效地抑制条纹伪影,提升图像质量,并且重建性能优于其他重建算法。     

基于序列图像处理技术的高分辨率红外图像重建方法

红外成像系统由于探测器阵列对图像的欠采样和成像单元尺寸等因素，图像分辨率低，无法满足实际应用的需要。介绍了目前主要研究和采用的基于序列图像处理技术的高分辨率红外图像重建方法，包括空间域的的常用方法，如贝叶斯法、凸集投影法、迭代反投影及频率域方法，指出了红外序列图像高分辨率重建的研究和发展方向。     

基于Lanczos双对角化的快速光声成像重建方法

光声成像结合了光学成像和声成像的优点,是一种具有高空间分辨率、高对比度的无损成像技术,成为当前生物医学成像的研究热点之一。重建光声图像是一个典型的逆问题,具有严重的病态性。针对光声成像的病态性和较大的系统矩阵会导致重建速度慢的问题,提出了一种基于Lanczos双对角化的快速指数滤波重建方法,并通过数值仿真证实了该方法的有效性。仿真结果表明,所提方法在保证重建图像高质量的同时极大地提高了重建速度,其重建时间是指数滤波和后投影方法的1/67~1/47。     

基于多元线性阵列探测器的飞秒激光成丝光声图像重建

为了实现对飞秒光丝内部空间结构特征的精细化描述，通过对光丝诱导形成超声信号的正向传播过程进行精细化模拟，然后采用通用反投影算法（UBP）、延迟叠加算法（DAS）和超优光声非负重构算法（SPANNER）等多种光声层析图像重建算法进行反向重建，理论验证了利用多元线性阵列探测的方式重建飞秒单丝和多丝轴向r-z截面图像的可行性。结果表明，当探测距离为3 mm时，单丝和多丝诱导形成的超声信号最大频率约为5 MHz；光声层析法能够较为准确地实现对单丝位置、r-z截面轮廓等信息的反演，但是不同图像重建算法重建效果差异较大。UBP重建算法对单丝的重建存在较为明显的伪影现象；DAS重建算法由于受到“有限孔径效应”的影响，高估了光丝的直径；SPANNER重建算法由于使用最优理论来改进非线性共轭梯度算子，实现了非负性和各向异性总变分正则化，可有效避免噪声干扰，因而对多丝图像的重建效果最好。该研究结果对于揭示光丝结构特征和促进基于光丝的大气应用研究具有一定的参考价值。     

目标程序重建下多路激光束合成设计

为了解决当前激光光束在合成过程中,光束偏振方向不平行,导致激光输出功率较小、合成效率较低的问题,提出了基于目标程序重建的多路激光束合成方法.根据探测器采集到的目标在不同区域的反射强度信息,通过反射层析投影成像重建目标图像,运用滤波反投影算法,滤波处理投影信息,完成目标程序重建.采用相干偏振合成原理,获得高功率、高光束质...     

代数迭代法在激光反射断层成像目标重构中的应用

为了提高激光反射断层成像目标重构的图像质量,在目前激光反射断层成像普遍采用反投影算法重构图像的基础上,将CT成像中常用的迭代重建算法引入到激光反射断层成像的图像重构过程中。分析了反投影算法中的直接反投影、R-L和S-L滤波反投影以及迭代重建算法在图像重构中的性能特性。进行了仿真和外场实验,结果表明:在直接反投影基础上添加了滤波器的反投影算法在减小误差和抑噪能力上都明显提高;另外相比于反投影算法,代数迭代重建算法表现出更好的重建质量,且具有更强的抑噪性能。     

Resolution enhancement of tomographic images using the row action projection method

The row action projection (RAP) method is used to increase the spatial resolution of images reconstructed via the filtered back projection (FBP) algorithm. An implementation of RAP is introduced which is computationally efficient and facilitates local adaptation of the projection operators. The local mean value as well as minimum and maximum bounds are used as constraints. The method is proposed to provide zoom-in capability, which yields a high-resolution estimate of a specified region of the image. Computer simulations demonstrate the new method to be very effective in recovering high-order spectral components of designated regions of the reconstructed image.     

低剂量X射线CT重建算法仿真分析

对Shepp-Logan头部图像模型提供的原始图像进行低剂量X射线计算机断层成像（CT,Computed Tomography）平移/旋转扫描,利用所得数据对图像的统计重建算法进行仿真。将仿真结果与传统的滤波反投影重建算法的重建结果进行比较,并分别将两种算法的重建图像与原图像进行比较。通过比较得出,滤波反投影重建算法不能有效重建低剂量CT图像,而统计重建算法重建效果优于前者,能够较好地恢复原图像,从而能够适用于低剂量条件下的CT图像重建。     

Enhanced localized computerized tomography employing the discrete wavelet transform

A new localized computerized tomography technique based on the multiresolution analysis (MRA) implementation of the discrete wavelet transform is proposed. Our technique is based upon viewing the projection data as a set of one-dimensional functions of the space variablet and decomposing each one into an approximation signal and a set of detail signals using MRA. The approximation signal and detiil signals associated with each projection are filtered using the ramp filter || of the standard reconstruction technique filtered back projection to generate the set of filtered projections. It is shown that only a very sparse set of projection data outside of the region of interest (ROI) is required to reconstruct a high-quality image of the ROI and a reasonable image outside of the ROI. Simulation results using the Shepp-Logan head phantom are presented to demonstrate the proposed technique.     

导数法峰值锐化算法提高磁感应成像图像分辨率

磁感应成像(MIT)是一种利用电磁感应原理重构生物组织电导率分布的非接触式电阻抗成像技术。该文利用亥姆霍兹线圈和20个检测线圈搭建了旋转式磁感应成像系统,利用滤波反投影算法重构图像。分别利用2阶和4阶导数法峰值锐化算法处理单目标和双目标检测线圈的测量数据,通过3个客观参数对比处理前后的重构图像结果。结果证明磁感应成像中导数法峰值锐化能够有效地增加图像质量。     

The Use of Filtering Methods to Compensate for Constant Attenuation in Single-Photon Emission Computed Tomography

A back projection of filtered projection (BKFIL) reconstruction algorithm is presented that is applicable to single-photon emission computed tomography (ECT) in the presence of a constant attenuating medium such as the brain. The filters used in transmission computed tomography (TCT)-comprised of a ramp multiplied by window functions?are modified so that the single-photon ECT filter is a function of the constant attenuation coefficient. The filters give good reconstruction results with sufficient angular and lateral sampling. With continuous samples the BKFIL algorithm has a point spread function that is the Hankel transform of the window function. The resolution and statistical properties of the filters are demonstrated by various simulations which assume an ideal detector response. Statistical formulas for the reconstructed image show that the square of the percent-root-mean-square (percent-rms) uncertainty of the reconstruction is inversely proportional to the total measured counts. The results indicate that constant attenuation can be compensated for by using an attenuation-dependent filter that reconstructs the transverse section reliably. Computer time requirements are two times that of conventional TCT or positron ECT and there is no increase in memory requirements.     

投影数据预处理三维CT重构算法研究

大面积非晶硅平板探测器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(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进行小波分解,分别对高频和低频进行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.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.     

Penalized weighted least-squares image reconstruction for dual energy X-ray transmission tomography

We present a dual-energy (DE) transmission computed tomography (CT) reconstruction method. It is statistically motivated and features nonnegativity constraints in the density domain. A penalized weighted least squares (PWLS) objective function has been chosen to handle the non-Poisson noise added by amorphous silicon (aSi:H) detectors. A Gauss-Seidel algorithm has been used to minimize the objective function. The behavior of the method in terms of bias/standard deviation tradeoff has been compared to that of a DE method that is based on filtered back projection (FBP). The advantages of the DE PWLS method are largest for high noise and/or low flux cases. Qualitative results suggest this as well. Also, the reconstructed images of an object with opaque regions are presented. Possible applications of the method are: attenuation correction for positron emission tomography (PET) images, various quantitative computed tomography (QCT) methods such as bone mineral densitometry (BMD), and the removal of metal streak artifacts.