复频域实时重建医学光声图像的研究

提出将光声成像中的傅里叶域重建方法与分布式并行计算相结合的方法,应用于实际处理医学成像中,实现实时重建医学光声图像的目的.滤波反投影算法是光声图像重建的一个广泛使用的算法,但由于在时域重建的时间复杂度大,并不适合实时重建.傅里叶域重建方法相对于滤波反投影算法具有时间复杂度上的优越性,且产生较少的伪影.并行处理技术,已经广泛应用于各类工程学科,其影响力及范围随着研究深入逐步扩大.分布式并行计算将提高图像处理速度,使实时重建医学图像成为可能.将MATLAB作为平台,实现了对医学图像在复频域的并行加速处理,给出了并行处理与串行处理的测试结果的比较.实验结果表明:傅里叶域重建方法与分布式并行计算的结合,使医学光声成像重建时间大大缩短.     

非聚焦式医学光声成像算法

以光声效应为基础,诠释了基于非聚焦式超声换能器探测模式的光声成像技术,着重讨论目前该领域主要的成像算法,包括逆三维Radon变换、滤波反投影算法、P变换算法等.     

电容成像图像重建算法原理及评价

对现有的电容成像图像重建算法进行了综述并介绍了其原理,其中包括线性反投影法(LBP)、基于奇异值分解(SVD)的直接算法、Tikhonov正则化方法、Newton-Raphson算法、最速下降法、Landweber迭代算法、代数重建技术(ART)、同步迭代重建技术(SIRT)和基于模型的重建算法。在此基础上使用仿真和实验数据对目前主要使用的线性反投影法、基于奇异值分解的直接方法、Tikhonov正则化方法、Tikhonov迭代、投影Landweber迭代等进行了评价。对它们从电容值误差、图像误差、相关系数和耗用时间几个角度进行了比较,并对今后电容成像图像重建算法的发展方向提出了一些看法。     

改进的电阻抗反投影成像算法

在等位线反投影算法基础上,结合计算机断层成像中均值反投影理论,形成应用于电阻抗成像的改进反投影算法.改进算法以注入电极对中点到测量电极对中点的长度作为投影路径的近似长度,在反投影的过程中考虑投影长度的影响;计算反投影后相对电导率的正负均值;最终的相对电导率值是在反投影结果基础上根据符号减去相应的均值,如果改变符号就令相对值为0.仿真和水槽实验验证均改进电阻抗反投影算法相比于等位线反投影算法可以减小重构图像的星状伪迹.改进电阻抗反投影算法是实用有效的.     

基于小波变换的光声成像算法

为了进一步提高光声重建图像的质量,利用小波变换的多维多分辨率特性对光声图像进行消噪,将小波包的分解和重构理论与统计差值相结合对光声图像的细节部分进行增强。由仿真和实验结果表明,重建图像经过小波降噪和图像增强后,其对比度相对滤波反投影算法的光声像得到了明显的提高,其分辨率由0.55 mm提高到0.48 mm,该算法将为病变组织的正确诊断与治疗提供了更高的精度和准确度。     

液-固两相系中超声层析成像实验研究

基于几何声学原理,应用半柱面晶片超声换能器发射扇形束超声波,设计了环形超声换能器阵列,搭建了多通道同步数据采集系统,形成了一套透射式超声层析成像测试装置.研究了二值逻辑反投影图像重建算法,此算法和测试装置构成了透射式超声层析成像系统,对聚四氟乙烯隔板和圆柱体进行实验.图像重建结果表明,该系统能够定位成像物体的位置,确定其大小和形状.将单个圆柱体二值反投影算法的重建图像与设定值比较,成像误差小于6%.     

CT三代扫描旋转中心偏离的卷积反投影算法

讨论了卷积反投影算法实现CT图像重建时，被测工件旋转中心偏离理想重建中心的工程问题。在于理想卷积反投影重建算法理论，推导出相应校正偏离的卷积反投影算法，并引入单象素工件模型估计偏离参数。根据偏离幅度给出了理想重建算法适应的范围，仿真结果证明了校正算法的有效，利用校正算法消除了由旋转中心偏离造成的伪影，提高了图像分辨率。     

动态滤波反投影图像重建算法研究

图像重建算法是过程层析成像(Process Tomography,PT)中的关键技术之一.本文提出了一种动态滤波反投影算法(Active Filter Linear Back Projection,AFLBP),并进行了实验仿真.结果表明,采用AFLBP对ECT系统中图像进行重建,可使系统在保持快速成像的同时,较好地解决了敏感场的非均匀分布和固定灰度阈值造成的成像精度问题,大大提高了系统的成像精度.     

“易损斑块无创、高分辨超声功能与分子定量成像”研究2010年度报告

该研究本年度在高分辨超声成像理论与方法、微泡制备、高CTR造影成像及灌注参量成像、血管及其周围组织运动与弹性检测成像、超声空化机理等4个方面研究取得重要进展。对高帧率、较高频率超声图像分别进行了基于光流场(OF)的IBP超分辨重建和基于灰度非均匀校正的超分辨重建,重建后轴向及横向分辨率可达到原始图像的4倍以上;并在低成本数字超声成像系统上实现了高CTR值的造影成像和灌注参量定量成像和脉冲逆转小波变换造影成像技术;初步得到模仿人体生理pH环境下,聚焦超声自由空化场中声致发光(SL)的光学检测实验结果及声致化学发光(SCL)的光学检测实验结果。     

ECT系统中重建高介电常数对象的算法

针对电容层析成像(ECT)系统中常用的快速图像重建算法线性反投影(LBP)算法在重建高介电常数成像对象的图像时,重建的图像质量差,提出一种高介电常数成像对象的快速图像重建算法,根据不同介电常数成像对象的成像敏感场分布图具有高度相关性的特点,采用成像敏感场灵敏度替换法提升高介电常数对象的成像敏感场灵敏度,利用正则化图像重...     

基于CT投影数据不完全的代数重建算法的研究与实现

目前,CT图像重建算法主要包括解析法和迭代法。解析法以卷积反投影算法最为常用,该算法的重建速度快,成像质量较好,但它要求完全的、等间距的投影数据,积分路径（射线）要为直线,而且重建图像有伪影。代数重建算法是迭代法的典型形式。它适用于不同方式的采样数据,对不完全数据也可重建图像,但计算量大、重建速度慢,影响了算法的应用范围。     

基于多电极电磁流量计的流速场重建

多电极电磁流量计是传统电磁流量计与电磁层析成象技术的结合.利用多电极在多角度下的多个测量值,并应用层析成象技术可得到管道内流速场的重建图像.提出采用基于S-L滤波函数的滤波反投影算法及其简化算法,它可以获得管道内非轴对称流速场的重建图像.图像重建结果表明该算法明显优于简单反投影算法.同时也证明了该算法对轴对称流型的不可区分性.     

融合边界条件的电阻抗图像重建仿真研究

结合成像目标的边界结构信息,提出一种新的改善电阻抗图像重建质量的方法.在生物医学电阻抗断层成像中,将传统采用圆形场域的重建模型改进为与人体胸腔边界近似的八边形场域,建立正问题数学模型,求解得到灵敏度系数矩阵,经等位线滤波反投影算法获得感兴趣区域的仿真分布图像.针对成像目标在场域中的不同分布情况,采用面积占空比对两种重建模型下的成像效果进行评价.图像及数据分析结果表明,改进方法重建图像伪影明显减少,面积占空比也更接近真实分布,提高了图像空间分辨率,达到了改善电阻抗重建图像质量的目的.     

基于变步长子空间追踪的DCT域非均匀采样图像重构

压缩感知是一种充分利用信号稀疏性的全新的信号采样理论。如何从采样得到的低维数据中高效地恢复出原始的高维数据是压缩感知理论的一个关键研究问题。本文基于图像二维离散余弦变换(Discrete Cosine Transform,DCT)系数的分布特性,研究图像DCT域非均匀压缩采样,并在子空间追踪(Subspace Pursuit,SP)算法的基础上,提出一种变步长SP算法,用以实现压缩感知图像的快速重构。该算法自适应地设置图像DCT系数矩阵中不同列向量的采样率,将有限的采样值尽可能地分配给高幅值系数较集中的列向量。在重建DCT系数列向量时,动态调整不同子空间内的原子搜索步长,在高幅值系数集中区域对应的原子子集中进行小步长密集搜索,而在其它原子子集中进行大步长快速搜索。实验结果表明,与基于SP算法的DCT域均匀采样图像重构算法相比,本文提出的基于变步长SP算法的DCT域非均匀采样图像重构算法在图像重构精度与重构算法运行时间方面均具有明显优势。     

抽样间距和投影数对卷积滤波法图像重建质量的影响

利用卷积反投影算法对图像进行重建时，要降低成本，提高成像效率，就必须选取合理的抽样间距和投影数，作者在分析抽样间距和投影数对图像重建质量影响时发现，在噪音比较大的情况下，抽样间距过小，会使重建图像的质量下降，而投影数的变化对重建图像质量的影响则相对较小。     

基于PI线段的扇束CT重建

为了研究反投影滤波重建方法在CT(computedtomography)系统中的应用,提出了一种基于PI线段的简化扇束射束重建算法.该算法首先对X射线束产生的投影数据进行微分,然后把这些微分后的数据反投影到一系列的PI线段上,最后沿着PI线段的方向对反投影数据进行Hilbert滤波,即得到重建图像.利用Shepp-Logan模型进行计算机数值模拟实验,得到了该算法和传统的滤波反投影算法的对比结果.利用微焦点X射线CT的投影数据进行重建,得到了实际数据下的重建图像.实验结果表明,该简化算法能够对感兴趣区域进行精确重建,可以应用于实际的CT系统.而且这种方法有很多优势,比如能够减少需要的数据 ,快速完成扫描.减少辐射药剂的服用量,减少X-ray的辐射,加快计算机的运算.     

磁感应磁声成像结果的影响因素分析

本文以声探测器的不同扫描半径与扫描步进角度重建声源图像,将成像结果进行对比。结果显示声探测器声场的非聚焦区成像效果较好;声探测器的扫描步进角度越大,成像效果越差。结论是声探测器的扫描半径与扫描步进角度对成像结果有一定的影响,结果可以优化磁感应磁声成像实验系统。     

一种新的针对感兴趣区域的CT扫描模式及其重建公式

在工业和生物医学成像应用中,经常会遇到所谓"感兴趣区域成像问题",即仅需对被测物体的一部分区域进行成像.文中对转台具有旋转和平移运动功能的CT设备,设计了一种新的针对大物体感兴趣区域的CT扫描模式,并提出了相应的反投影滤波(BPF)型的重建公式.此公式是扇束BPF重建算法的一个推广,其中CT转台在旋转过程中其旋转中心沿与探测器平行的方向移动.仿真结果表明:重建公式可以正确重建大物体的感兴趣区域的图像.     

深度学习重建算法在肠系膜上动脉CT血管成像中的应用评估

目的:评估深度学习图像重建算法在肠系膜上动脉CT血管成像(CTA)图像中的应用价值。方法:回顾性纳入40例患者肠系膜上动脉CTA的原始数据，利用滤波反投影重建(FBP)、自适应统计迭代重建(ASIR)30%、ASIR 60%、深度学习图像重建(DLIR)-L、DLIR-M、DLIR-H共6种算法重建图像，测量并分析肠系膜上动脉的CT值、SD值和信噪比，两位放射科医生进行主观图像评价。结果:6种算法重建图像CT值、噪声、信噪比和主观图像质量评分间差异有统计学意义(P<0.001),DLIR-H,DLIR-M、ASIR60%、DLIR-L、ASIR30%、FBP图像噪声依次增加，信噪比依次降低；3种DLIR的CT值无明显差异，但DLIR的CT值高于FBP和ASIR;主观评分显示DLIR重建图像血管锐利度增强。结论:DLIR改善了肠系膜上动脉CTA的图像质量，并且能提高血管锐利度，但也存在改变原始信息的风险。     

基于区域的活动轮廓图像分割模型的变步长优化算法

基于偏微分方程图像分割的活动轮廓模型,基本思想是将图像分割归结为最小化一个封闭曲线的能量泛函,图像分割问题实质上是一个无约束最优化问题.传统最小化算法的数值实现过程中采用固定时间步长的方法,时间步长选取较大,迭代过程容易出现震荡现象影响分割结果,而时间步长选取较小,又会减慢收敛速度.利用Wolfe-Powell线搜索方法,提出了一种变时间步长的优化算法,在迭代过程中根据搜索方向自动调整时间步长大小,有效克服了固定时间步长出现的震荡现象和收敛速度慢的问题.