一种调强放射治疗逆向计划多目标混合优化方法研究

针对调强放射治疗(IMRT)逆向计划的优化问题,提出了基于L-BFGS和Pareto最优解的多目标遗传算法———NSGA-Ⅱ算法的调强放射治疗计划多目标混合优化方法。根据IMRT对多个目标的剂量约束条件,建立了多目标优化的简化及精确的数学模型。为了加快优化速度,首先采用L-BFGS算法求解简化模型,并将其作为精确模型的初始解;然后采用NSGA-Ⅱ算法对精确模型求解来获得分散性良好的Pareto最优解集,使临床医生能根据各个目标的剂量体积直方图等加以决策,以便从中选择合适的治疗方案。实验结果表明,采用上述方法得到的非劣解在目标空间中分布均匀,计算速度快,鲁棒性好。与常用的将该多目标优化问题通过加权求和转化为单目标优化问题加以求解相比较,由于该方法提供了Pareto最优解集合提供给决策者选择,因此具有更强的灵活性,能更好地满足临床的实际需要。     

基于衰减板的锥束CT散射校正

 在锥束CT成像系统中,散射现象严重影响重建的图像质量.锥束CT成像散射校正的研究一直是一个热点问题.本文提出了一个新的散射校正方法,该方法需要在射线源和检测物之间放置一个衰减板,使用带有衰减板和不带衰减板两种情况下的成像,结合Klein-Nishina公式和Beer定理进行创新性的推导出散射分布.模体实验结果证明,本文算法可以有效的进行散射校正,显著的提高图像对比度和图像质量.     

一种基于全局最小乘方法的磁共振波谱目标 频率选择的量化方法

磁共振波谱中,感兴趣成分的单独量化不但符合许多实际应用的要求,而且同时也提高了量化的速度和精度.为此本文提出了一种基于频率选择的波谱信号量化方法,该方法通过全局最小乘方法来估计波谱信号的非线性参数,又结合前向和后向的APES方法来估计其线性参数.文中的模拟和活体数据实现表明,本文方法在计算速度和参数估计的稳健性上要明显优于经典的HSVD和HTLS方法,同时其综合性能比Stoica等提出的频率选择方法SELF_-SVD还好.     

基于时间-空间相关特性分析功能MRI数据的方法

如何从低信噪比的序列图像中准确、可靠地检测功能激发信号成为功能磁共振(fMRI)数据分析的关键问题。当受检者接受同样的刺激或执行同样的任务时，激发体素具有相似的血流动力学响应时间过程，且激发体素常以空间聚类的形式出现。本文给出一种联合体素的时间自相关特性及空间相关特性分析fMRI数据的方法。该方法计算每个体素时间过程的最大时间自相关系数以及与其邻域体素时间过程的最大空间相关系数，利用主成分分析法得到一个时间—空间联合相关测度，并通过检验该测度的统计显著性检测功能激发信号。仿真实验及实际的。fMRI数据分析结果表明了提出的方法具有较高的准确性及可靠性。     

基于Mumford-Shah正则项与L1数据拟合的PET图像重建方法

在正电子发射断层重建(PET)算法中,正则项常被用来抑制噪声。本文将Mumford-Shah(MS)正则项与最新的L1数据保真项相结合,构造出一种新的变分结构用以进行PET图像重建。为了简化计算,本文采用了Ambrosio和Tortorelli提出的Г-收敛逼近方法,将MS函式对边界积分转化为一类合适的辅助光滑函数的区域积分。在仿真测试中,将算法与传统滤波反投影(FBP)算法,最大似然法(EM),最小交叉熵法(MXE)作比较。通过实验结果的研究,对算法的效率和可行性进行了分析。     

基于韦伯感知和导引滤波分层聚合快速立体图像匹配

该文利用韦伯定律和导引滤波提出基于代价分层聚合的快速立体匹配方法。首先提取立体图像对各彩色通道Weber描述符并初始化匹配代价。利用导引滤波增强匹配代价并提取视差候选;利用候选子集联合空间离散采样与自适应支持权重实现分层代价聚合;据此快速择优选取初始视差。视差求精中采用改进型双边滤波和对称映射后处理有效改善初始视差图中歧义区域。实验表明,该文方法能有效消除匹配歧义,获得分段平滑、高精度稠密视差;结构简单、快速高效且对光照变化具有鲁棒性。     

基于可变步长的适应性图象目标轮廓采样方法

本文提出了一种可变步长的适应性图象目标轮廓线采样方法.首先由获取的直接来自于临床的层间间距相对较大的医学图象数据经由图象预处理和图象目标轮廓插值等前期数据预处理操作后,采用本文提出的一种可变步长的适应性图象目标轮廓采样方法对图象目标轮廓线上的点进行适应性采样,该方法既保持了图象目标轮廓的尖锐特征和拓扑结构,又较好地达到了数据压缩的目的,本文最后给出了图象目标的三维显示效果,证实了本文方法的可靠性和有效性.本文方法具有较高实际应用意义.     

一种改进的EPI伪影校正算法

EPI是功能磁共振成像(fMRI)广泛采用的一种扫描技术。成像物体的磁敏感性、化学位移、静磁场不均匀性以及系统硬件性能的不完善等因素导致EPI图像在相位编码方向存明显的ghost伪影,严重破坏了图像的质量。研究基于图像的后处理方法校正EPI伪影具有明显的实际临床应用价值。首先分析了现行相位校正算法和相位恢复算法的不足之处,然后提出了一种改进的EPI伪影校正算法。改进的算法充分利用两种方法的优点,并克服了各自的缺点,较好地实现了伪影校正。通过对实际的phantom图像处理,阐明了改进算法的稳定性及可靠性。     

一种新的快速计算Legendre矩的方法

正交矩在模式识别，图像分析等领域有成功的应用，但由于正交矩的复杂性，有关正交矩的快速算法研究尚未得到很好的解决，该文提出一种 新的快速计算Ｌegendre矩的方法，该方法把基于像素点的二维Ｌegendre矩转换为线段的形式来计算，在计算出所有线段的积分后，使用扩展的Ｈatamian滤波方法来计算一维的Ｌegendre矩。结果显示新的算法有效地降低了计算的复杂度，并且，该方法能用于处理任意形状的物体。     

基于图像配准的数字减影图像增强研究

提出了一种基于图像配准的数字减影图像增强算法,通过选择合适的控制点和相似尺度,并采用快速样条插值算法以及鲍威尔优化搜索方法,用块匹配方法对造影图像和掩膜图像配准,配准后的减影图像质量良好,并且该算法具有较快的计算速度。