基于乘型ART算法的快速图像重建技术研究

为了利用迭代算法快速实现不完全投影数据下的图像重建,介绍了乘型ART(A lgebraic Reconstruction Techniques)迭代算法的快速实现,利用投影矩阵是一个极大的超稀疏矩阵的性质,对迭代矩阵计算方法进行简化,并对其存储结构和检索方法进行优化设计,使迭速度得到了大大提高.在不完全投影的情况下,该迭代算法具有一定的优势.同时针对迭代模型不足导致的重建伪影提出了校正方法,取得了理想的效果.     

基于两步最小均方的自适应方向图控制算法

针对两步最小均方算法中矩阵迭代运算,提出了修正迭代运算中的期望阵列响应幅度和方向矩阵的自适应方向图控制算法.该算法利用了期望方向图相位的随机性,并通过迭代更新期望方向图的相位和相应权矢量,实现了方向图的旁瓣控制.理论分析和仿真结果均表明算法的有效性.     

结构电阻率断层图像等位线修正重建法

提出一种碳纤维混凝土（CFRC）结构电阻率断层图像等位线修正重建方法．该方法利用CFRC结构内正演电场各测量值的等值线位置信息，建立一种等效电导模型；依据该电导模型的物理关系计算各迭代步的相应区域等效电阻调整量，进而求解区域电阻率调整量，使得电阻率调整后CFRC结构各电极测量值的等值线终止点向相应电极修正，实现CFRC结构的ERT图像重建．该迭代过程等效于电极正演电位逼近电极测量电位的过程．该算法原理简单、易于实现，无需正则化技术和求解雅可比矩阵及黑塞矩阵信息，避开了Newton-Raphson类算法的病态性和计算量大的问题．研究结果表明：该算法能够获得满意的图像重建效果和重建速度．     

空间变系数反应扩散方程的一类交替分裂预处理迭代方法

【目的】考虑了空间变系数反应扩散方程改进Douglas分裂时间离散格式的快速迭代实现算法。【方法】离散线性系统的系数矩阵具有单位矩阵与对角矩阵-对称正定矩阵-乘积的和的结构。利用交替分裂迭代技巧,针对上述系统构造了一类分裂迭代方法及相应预处理子。【结果】理论分析表明该分裂迭代方法具有无条件收敛性,还估计了迭代参数的最优取值。【结论】数值算例验证了所构造方法的有效性。     

单光子发射断层成像的奇异值分解重建算法

为了抑制单光子发射断层成像(SPECT)中噪声的影响,提高重建图像的质量和定量精度,应用奇异值分解(SVD)方法进行图像重建。对人体胸腔模型进行Monte-Carlo模拟计算,生成三维SPECT系统传输矩阵和模拟投影图像,求解系统传输矩阵的广义逆矩阵。在有噪声情况下,存在最佳保留奇异值数目,使重建图像质量达到最优。最佳保留奇异值数目的不同体现了噪声的差异。与常规重建方法进行比较,SVD重建算法具有更好的噪声抑制和重建图像质量,是一种值得关注的SPECT图像重建算法。     

矩阵低秩逼近的快速增量算法及其在人脸图像中的应用

针对矩阵数据降维或低秩逼近问题,提出了一种快速增量算法.假设矩阵数据存在双边分解,建立了两个相互耦合的特征子空间模型,因此增量算法由两个特征子空间的迭代更新构成.每一步迭代,新载入的矩阵数据沿着行(列)特征子空间进行正交分解,从而获得了行(列)协方差矩阵更紧致的表达.一旦该表达被建立,行(列)特征子空间的更新就可以通过解一个和矩阵数据的行(列)数相比更小规模的特征值问题来完成,算法的高效率得以实现.该算法被应用到人脸图像重构和人脸跟踪问题中,一系列实验表明了算法的有效性.     

一种改进牛顿-拉夫逊ERT绝对图像重建算法

为了提高电阻层析成像重建图像分辨率,提出一种改进牛顿-拉夫逊绝对图像重建算法.在算法迭代过程中,采取灵敏度矩阵自动更新的策略,同时结合图像重建结果自动选取阈值,并根据阈值修正电阻率.仿真实验结果表明:相比单纯采用灵敏度矩阵自动更新策略的改进牛顿-拉夫逊算法,在无噪声干扰下,新算法图像相对误差平均降低了35.620%,在1%幅度噪声干扰下,新算法图像相对误差平均降低了31.962%,在实现绝对图像重建的同时,有效提高了图像重建质量.     

用于电阻层析成像的快速自适应硬阈值迭代算法

针对电阻层析成像技术图像重建具有严重病态性的问题,提出了一种稀疏重建算法——快速自适应硬阈值迭代算法,研究了噪声对该算法在电阻层析成像图像重建效果上的影响,并通过仿真和模型实验测试了该算法的性能.结果表明:一定强度范围内的噪声对硬阈值迭代算法、自适应硬阈值迭代算法和快速自适应硬阈值迭代算法的影响较小.快速自适应硬阈值迭代算法成像速度更快,且该算法重建图像的空间分辨率相对其他两种算法也有较大的提高.     

双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计

针对MIMO雷达收发阵元间存在互耦会严重影响目标定位算法性能的情况,提出一种双基地MIMO雷达多目标定位及互耦参数估计的算法.利用均匀线阵互耦矩阵的特点和MIMO雷达的特性获得满足ESPRIT算法的信号子空间,在不需要任何互耦矩阵信息情况下采用ESPRIT算法实现了目标角度估计,且估计出的角度参数自动配对.根据所估计的目标方位角度,利用信号子空间和联合导向矩阵之间的关系,将MIMO雷达的互耦参数估计转化为线性约束二次最小化问题,估计出互耦系数矩阵,实现了MIMO雷达的自校正.该方法的优点是避免了多维空间谱搜索带来的庞大计算量和迭代中的全局收敛性问题,同时得到了收、发阵列互耦参数估计的闭式解.仿真结果表明算法估计性能接近于互耦已知时二维MUSIC算法.     

PET成像的加权最小二乘重建算法

针对正电子发射断层成像系统,提出一种基于加权最小二乘函数的迭代重建算法.与传统的梯度型算法不同,在迭代过程中,此算法利用当前迭代点构造辅助函数,使用辅助函数的最优解代替目标函数的最优解,获得新的迭代点.该算法自动满足非负约束,无需步长因子,保证目标函数单调递减,并且具有全局收敛性.使用模拟数据和真实医学诊断数据进行实验...     

基于增广拉格朗日的全变分正则化CT迭代重建算法

采用一种基于增广拉格朗日方法(augmented Lagrangian method)求解全变分正则化(total variation regularization)算法(ALMTVR)来进行CT图像重建.将ALMTVR算法与经典的代数重建算法(algebraic reconstruction technique,ART)进行比较,并采用仿真数据与实际数据进行实验.在实验中,使用ALMTVR算法与ART算法分别进行图像重建,并对重建图像进行对比分析.实验结果表明:所提算法与ART算法相比,显著提高了图像重建的质量与速度,显示了其对图像重建的有效性及在CT成像系统中潜在的应用价值.     

基于正则方法与迭代技术相结合的复杂温度场重建算法

针对傅里叶正则算法在复杂温度场重建过程中存在的不足 ,首先用正则化方法获得温度场重建这一不适定问题的稳定解 ,然后利用迭代技术对解进行一次迭代优化修正 ,充分考虑观测矩阵降质对温度场重建的影响·提出一种基于正则化方法与一次迭代技术相结合的复杂温度场重建算法·仿真结果表明该算法温度场重建精度优于傅里叶正则算法 ,能快速而较高精度地重建出复杂温度场二维温度分布     

MART算法快速高质量图像重建研究

ART(Algebraic Reconstruction Technique)算法是一种典型的迭代图像重建算法,适合于不完全投影数据图像重建。为了提高乘型ART(Multiplicative ART, MART)算法的重建质量,提出了一种基于亚像素的图像重建方法。首先将原始图像中的每个像素等分解为四个亚像素,然后提出一种高效的射线与像素的求交算法来计算权因子和亚像素索引,利用MART算法重建得到高分辨率重建图像,最后通过合并亚像素图像得到原始分辨率的高质量重建图像。实验结果表明文中提出的方法非常有效,与传统方法相比取得了3倍以上的重建加速比,图像重建质量显著提高。     

基于压缩感知的MIT图像重建方法

针对目前磁感应成像技术(MIT)的图像重建质量存在精度较低的问题,提出了一种基于压缩感知原MIT图像重建方法.将MIT系统电压数据的采集过程视为压缩感知的线性测量过程,通过对灵敏度矩阵进行补零拓展和行向量随机重组操作重新设计了测量矩阵;采集到的电压向量也用相同的方式处理,作为压缩感知的测量信号.然后利用压缩感知信号重构算法恢复原始信号.最后进行了仿真实验,实验结果表明,利用本方法获得的重建图像误差和相关系数比传统图像重建算法要好.由此可见,这是一种精度较高的MIT图像重建方法.     

一种基于标记点的近景摄影测量系统

给出了一种基于标记点的鲁棒三维重建摄影测量系统;采用编码点和非编码点等标记点方式.为了减少不同图像间误匹配的概率,采用一种新的基于编码点的匹配方法,不同图像间非编码点的匹配从编码点开始,并通过相似性准则、模糊度准则和距离误差准则来剔除误匹配,可获得非常高的正确匹配率.采用一种新的基于标记点的加权迭代特征算法,用编码点恢复相机的投影矩阵,从而可以确定相机的外部姿态参数;用非编码点恢复3D坐标.与已有的加权迭代特征算法比较,该算法避免了所有点参与计算相机的投影矩阵,运算速度更快.由于采用标记点的亚像素定位方法,提高了3D重建精度.实验结果表明,在3D重建方面,该系统是强壮和精确的.     

MIT中灵敏度矩阵的聚类优化

针对灵敏度矩阵的几何差异性问题,提出了一种基于聚类优化的灵敏度矩阵方法.首先,分析了灵敏度矩阵的几何差异性对MIT图像质量的影响;然后,基于几何差异性对灵敏度矩阵的向量进行聚类分组,应用能量函数对分组后的灵敏度向量赋予不同权值,构造一种聚类优化的灵敏度矩阵;最后,应用优化后的灵敏度矩阵,通过线性反投影算法和牛顿-拉夫逊迭代算法进行MIT图像重建.实验结果表明:采用聚类优化的灵敏度矩阵,使线性反投影算法的均方误差降低26%以上,图像相关系数提高10%以上, 使牛顿-拉夫逊迭代算法的均方误差降低5%以上,相关系数提高4%以上,证明了所提方法的有效性.     

无物方信息的未检校近景影像的方位元素估计

无物方控制信息的未检校立体影像序列只能实现度量重建,而实现度量重建必须恢复内外方位元素,利用层次重建方法,根据三张以上同名像点,用迭代分解算法恢复投影矩阵和结构,然后采用基于绝对二次曲面的自检校方法恢复相机的内方位元素,并进一步得到外方位元素.此方法可以在不需要物方控制的条件下得到统一模型,若有物方控制即可通过绝对定向获取物方坐标,可用于低精度的三维测量,也可作为高精度光束法平差的初值.     

电容层析成像算法

电容层析成像技术具有非侵入,响应快,低成本,测量范围宽及易于安装等特点,在多相流在线检测中具有良好的发展前景。电容成像中图像的重建算法与技术,是其在工业实际中得以应用的关键。近年来在图像重建方面的研究取得了较大的进展,Tikhonov正则法,Landweber迭代法、同步跌代法、神经网络法、共轭梯度法及通用迭代法的图像重建质量较LBP法有了明显提高。