斜视合成孔径雷达的稀疏降采样数据成像方法

针对合成孔径雷达数据量庞大,不便于存储传输等问题,结合经典的距离多普勒成像算法与压缩感知理论,提出一种稀疏降采样斜视SAR数据的成像方法.在方位向上用随机降采样的方式录取数据,对所得数据进行相应的距离徙动校正和距离脉压,随后将方位向脉压建模为典型的压缩感知模型,用平滑l₀算法重构出二维SAR场景.利用该方法能有效地减少稀疏场景的SAR回波数据量,仅采用传统数据量的25%,即可获得清晰的二维成像结果.     

稀疏步进频合成孔径雷达成像算法

提出了一种适用于稀疏步进频信号的成像算法,以较少的时间和频谱资源完成了雷达目标成像。该算法将稀疏步进频回波数据等效为均匀步进频回波数据的观测值,利用压缩感知重构算法实现目标区域的距离向重构,然后经过距离徙动校正与方位向脉压完成对目标场景成像。仿真结果表明:该算法在发射频点高度稀疏条件下仍能实现高分辨成像。采用地基雷达实测数据验证了算法的有效性。     

一种具有安全特性的压缩全息成像方法

本文提出一种具有安全特性的压缩全息成像技术来解决当下存在于全息成像方面的安全问题.该方法可以在全息成像场景过程中实现光学加密、光学隐藏和光学压缩功能,能够在保护图像信息安全的同时,实现对数据的压缩.该方法将主对象引入经典Mach-Zehnder干涉仪的参考路径中,实现参考波的空间调制,形成参考光场的二维空间分布.之后,对象信息被加密并隐藏到菲涅耳域中目标光束和参考光束的相干成像过程中的主目标信息中,实现对图像的安全保护;同时,安全物体全息图被进一步压缩采样,单像素检测器只需记录较少数据,就可表示原始成像对象.该技术大大减少了对象的数据采集量,可以在纯光系统下安全地获得压缩对象,这是全息成像方法的一大突破,也有望突破全息影像在3DTV、医学诊断、实时全息TV等领域中,影像数据量受限的瓶颈.凭借全光学手段实现光学安全的可行性,本文提出的方法对实现全光网络、近地和星际激光通信链路等方面也有重要参考意义.     

基于二维稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法

针对空间三轴稳定目标成像问题,提出了一种基于目标稀疏特性的空间目标高分辨ISAR成像方法.该方法利用精轨数据构建了保相波形延时字典,实现了距离维高分辨和平动补偿;利用旋转矢量分析方法计算了三轴稳定空间目标有效积累转角,结合高分辨距离像的稀疏特性,给出了一种适用于越距离单元徙动的方位维稀疏字典构建方法.仿真结果表明,构建的稀疏匹配字典正确反映了目标的姿态变化特性,解决了越距离单元徙动问题,结合距离维相干抑制显著提高了空间目标二维ISAR像的分辨能力.      

基于压缩感知的心电信号稀疏采样与重构算法

实时心电监测的数据量过大,给系统的传输和存储带来很大压力.为降低采集端的功耗,达到既减轻采样复杂度又降低传输数据量的目的,使用压缩感知技术对心电信号进行压缩采样及重构.以信号重构时间和重构误差为关键指标,研究不同重构算法和小波基的性能表现.结果表明,当压缩率在30%以内时,基追踪作为信号重构算法的百分比均方根差小于4%,同时其重构耗时最短;当压缩率在70%以内时,子空间追踪的误差小于10%,且始终保持较低的重构耗时.最优小波基往往和具体压缩率有关.     

非完全数据光学CT图像重建技术

非完全数据图像重建是光学CT技术的重点和难点内容，本文设计了此条件下的正交测量光路及干涉条纹自动处理系统。同时重点论述了此条件下的重建算法，它包括改进的联合代数重建法和频谱分析重建法。最后设计了一种实用测量重建算法。为光学CT技术的实用化发展奠定了基础。     

Image Reconstructions from Limit Views and Angle Coverage Data for a Stationary Multi-Pinhole SPECT System

The goal of this paper is to investigate different reconstruction methods for solving the limited angle problem in reconstructing the projection data from a stationary multi-pinhole system based on a three-head clinical single photon emission computed tomography(SPECT) camera.Three iterative reconstruction approaches were studied including maximum likelihood expectation maximization(MLEM),maximum a posteriori expectation maximization(MAPEM) with a smoothing prior,and an alternating optimization schemes from...     

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.     

压缩感知重构算法在稀疏信号恢复中的应用

阐述了压缩感知理论产生的背景、基本原理和应用方式,研究了两类压缩感知重构算法的重构思想和方法,并将两类重构算法的典型算法正交匹配追踪和基追踪应用于稀疏信号的重构。结果表明：对于无噪观测和含较小噪声的观测,正交匹配追踪算法从重构频率和重构时间两方面显示出更好的性能。     

日光图像至夜间点光源照明图像的转换

分别从日光和夜间点光源照明模型出发，研究了目标和景物在此照明模型下的成像性质，分析了传输介质对照明和成像光束的衰减作用，得出了光学成像系统像面照度的计算公式．在此基础上对目光图像转换为夜间点光源照明下的图像进行了研究，分析了在转换中可能产生误差的各种原因，并给出了一些转换结果     

基于自一致性的磁共振并行成像高效重构算法

磁共振并行成像技术能够显著地减少成像时间,然而高质量的图像重构比较困难.为了提高重构图像的质量,基于自一致性的SPIRiT框架,提出了一种高效的重构算法.该算法针对一个含有数据一致性、校准一致性和联合稀疏性正则项的复杂优化问题,首先将该问题简化成一般性最优化问题;再使用算子分离算法将其分解成一个梯度计算问题和一个可通过软阈值法求解的去噪问题;最后,再使用加速方案对算法进行加速.实验结果表明,当加速因子为8时,采用所提出的新算法的重构图像比采用POCS算法的重构图像的SNR提高约2.4,dB,且重构时间也节约了约30%.对于要求高质量重构图像的场合,所提出的算法能够满足需求.     

Image Reconstruction Using a Genetic Algorithm for Electrical Capacitance Tomography

Electrical capacitance tomography （ECT） has been used for more than a decade for imaging dielectric processes. However, because of its ill-posedness and non-linearity, ECT image reconstruction has always been a challenge. A new genetic algorithm （GA） developed for ECT image reconstruction uses initial results from a linear back-projection, which is widely used for ECT image reconstruction to optimize the threshold and the maximum and minimum gray values for the image. The procedure avoids optimizing the gray values pixel by pixel and significantly reduces the search space dimension. Both simulations and static experimental results show that the method is efficient and capable of reconstructing high quality images. Evaluation criteria show that the GA-based method has smaller image error and greater correlation coefficients. In addition, the GA-based method converges quickly with a small number of iterations.     

基于多重测量矢量的含旋转部件目标ISAR成像方法

针对逆合成孔径雷达(ISAR)中含旋转部件目标成像问题,提出了一种基于多重测量矢量和压缩感知(CS)的含旋转部件目标ISAR成像方法。通过分析目标主体信号和旋转部件信号的多普勒差异,建立目标主体信号在方位向的多重测量矢量(MMV)模型。由于主体信号在方位向具有固定支撑集,而旋转部件信号在此支撑集上不具有稀疏性,因此,利用MMV模型进行信号重建后即可获得目标的主体ISAR像。在此基础上,再利用逆Radon变换得到旋转部件的ISAR像。仿真结果验证了该方法的有效性。     

MIMO-OFDM系统低复杂度的同步参数与稀疏信道联合估计

由于MIMO-OFDM系统中载波频偏、采样频偏、符号定时误差等多个同步参数及信道的影响,文中提出一种同步参数与信道的最大似然（ML）联合估计算法.稀疏衰落的情况下,该算法使用基于压缩感知（CS）的信道估计,通过较少的接收样值来恢复稀疏信道,以降低复杂度.仿真中通过数值模拟对估计性能进行分析.结果表明,该算法在保持较低复杂度的同时,可获得理想的性能.     

基于视觉定位的非确定轨迹CT系统

计算机断层成像(CT)系统需要精确和确定的扫描轨迹来获得高质量的图像。如果机械系统无法实现高精度的扫描轨迹,CT图像的质量将受到影响。该文提出了一种CT系统,通过视觉定位来实现非确定扫描轨迹下的CT成像。其中视觉定位系统通过对待测物体位移和转角的测量来获得实际扫描过程中射线与物体的精确几何关系。针对这种数据条件,提出了一种改进的滤波反投影(FBP)算法,实现非确定轨迹的CT图像重建。该方法将滤波反投影算法的适用范围从标准轨迹扩展到了通用轨迹。模拟数据计算和实验结果验证了该系统的可行性。此方法很大程度上为CT系统的设计提供了便利。     

Sound speed imaging of small animal organs by ultrasound computed tomography

Sound speed is an important acoustic parameter for tissue characterization. Herein we developed an ultrasound computed tomography (USCT) system for ex vivo sound speed imaging and evaluation of small animal organs. The proposed USCT system employs a 256-element ring array transducer and allows simultaneous signal transmission and reception for all channels. The method does not require complicated sample preparation procedures and can yield accurate measurement results. Experimental results show that sound speeds of excised rat brain, heart, liver, spleen, and kidney measured by the method are close to published data. This work demonstrates a new method for sound speed imaging and holds potential for in vivo applications.     

常规光源L边荧光CT成像质量影响因素研究

常规光源荧光CT是一种获取元素三维分布的计算机断层扫描成像技术,该技术在癌症的早期诊断中具有重要的潜在应用价值,特别是L边荧光CT.利用蒙特卡洛方法建立了以40 kV下银靶的X射线光管原始光谱为入射光源的常规光源L边荧光CT系统.利用内嵌直径2 mm铂纳米粒子溶液的直径4 mm圆柱模体,探索了单个投影下入射光子数和投影数等因素对于荧光CT成像质量的影响能力.结果表明,单个投影下入射光子数和投影数的增加,均可以提高荧光CT图像的相对噪声比.在总入射光子数一定的情况下,投影数的减少可以有效地提高荧光CT的检测限,这为提高荧光CT系统的探测能力具有重要的意义.     

基于曲波变换的地震数据压缩感知重构算法

为提高地震数据压缩感知重构的信噪比和保真度, 提出一种基于曲波变换的地震数据压缩感知重构算法。建立了地震数据压缩感知重构模型, 分析了基于曲波变换稀疏表示的地震数据各尺度之间能量与熵的分布特性, 结合分块压缩感知技术降低随机观测的计算复杂度, 利用曲波变换稀疏表示高频区域各尺度之间的相关性, 设计了随信息熵变化的自适应双变量收缩阈值迭代重构的方法。实验结果表明, 在相同的采样率下,该算法重构的地震数据峰值信噪比提高了1. 5 dB 以上, 并且具有良好的细节信息保持能力。     

Axial Cone Beam Reconstruction with Asymptotic Trajectory Extrapolation Implemented by 3-D Weighting Scheme

Axial scan along circular trajectory has been the most desirable in clinical and preclinical applications.However,due to the violation of the data sufficiency condition,the reconstruction accuracy of axial scan deteriorates rapidly with increasing detector z-dimension.A number of algorithms have been proposed thus far to improve the reconstruction accuracy.It is well understood that,the larger the radius of circular trajectory,the more accurate the reconstruction.Ultimately,the reconstruction becomes accura...     

Region of Interest Imaging for a General Trajectory with the Rebinned BPF Algorithm

The back-projection-filtration(BPF) algorithm has been applied to image reconstruction for cone-beam configurations with general source trajectories.The BPF algorithm can reconstruct 3-D region-of-interest(ROI) images from data containing truncations.However,like many other existing algorithms for cone-beam configurations,the BPF algorithm involves a back-projection with a spatially varying weighting factor,which can result in the non-uniform noise levels in reconstructed images and increased computation ti...