图像域增强约束卷积稀疏编码的稀疏角度CT重建算法研究

稀疏角度CT重建因其可以降低辐射剂量引起广泛关注,然而减少角度会降低重建图像质量,影响诊断结果分析.为解决上述问题,提出了图像域增强约束卷积稀疏编码的稀疏角度CT重建算法,该算法继承了卷积稀疏编码的优点,通过直接处理整幅图像提取特征,克服了字典学习因图像分块聚合引起的伪影.继而引入全变分正则项来增强图像域的约束,可以有效地进一步抑制噪声.通过几组稀疏角度的重建实验与不同算法对比,实验结果表明,所提算法在噪声抑制、伪影减少和图像细节恢复方面性能优越.     

X射线CT图像环状伪影的数学模型

在CT成像技术中,常常由于探测器效率不一致导致CT图像出现环状伪影,严重影响图像质量.分析了环状伪影的形成机理,建立了环状伪影的数学模型,给出它的数学表达式.基于建立的模型,利用C++语言给出了有关结果的数值模拟实验,验证了环状伪影的形成机理.     

自然呼吸下高螺距双源CT肺动脉造影方法探讨

目的探讨自然呼吸状态下高螺距双源CT肺血管造影（CTPA）技术对可疑肺栓塞患者应用的可行性、影像质量。方 法对54例临床疑似肺动脉栓塞的患者（高螺距组）,采用第二代双源CT 行CT肺血管造影（CTPA）,患者在自然呼吸下行高螺距CTPA 检查（螺距为3.0,120kV,100mAs,50ml 对比剂）;另选前期检查患者54 例作为常规组行常规CTPA 检查（螺距为0.8,120kV,100mAs,80ml对比剂）,深吸气后屏气扫描。记录PA 强化程度、图像噪声、信噪比、图像的整体质量、扫描范围内肺动脉分支是否存在对比剂充盈不均和心脏、呼吸运动伪影以及辐射剂量,结果进行统计学分析。结果高螺距组肺动脉主干（PT）及尖段（S1）肺动脉、后基底段（S10）肺动脉的平均CT 值为（404±104）、（453±119）和（453±119）HU,平均图像背景噪声（11±2）HU,平均检查时间为（0.67±0.09）s,平均辐射剂量为（142±31）mGy cm,明显优于常规组（P＜0.05）。检查图像无呼吸及心脏的运动伪影。肺动脉分支未见完全或部分缺损,所有患者均达到诊断要求。结论自然呼吸下状态高螺距双源CTPA 检查能得到较高质量的图像,没有产生呼吸和心脏的运动伪影,且可避免出现瓦氏（Valsalva）呼吸所致的伪影。     

基于超声同步观测辅助技术的CT成像系统设计及图像融合

CT检测非刚性物体目标时,会因多角度扫描的异步性而使得重建图像分辨率降低.本文利用超声实时同步观测技术,设计了一种基于超声同步观测辅助技术的CT成像系统,使得通过该成像系统能获取同一个标定系统下的CT重建图像和超声图像.同时基于此系统提出了一个区域特征加权的图像融合方案,从而达到丰富重建图像信息量和提高信息准确率的目的.     

基于PICCS的非局部TGV能谱CT重建算法

能谱CT将宽谱划分为窄谱,导致通道内光子数目明显减少,加大了噪声影响,故从噪声投影中重建出高质量图像是能谱CT的一个研究热点.传统全变分(total variational,TV)容易造成重建图像中出现块状伪影等问题,总广义全变分(total generalized variation,TGV)算法可以逼近任意阶函数,再结合非局部均值算法的思想,同时考虑到不同能谱通道下重建图像的相关性,将高质量全能谱重建图像作为先验图像指导能谱CT重建,提出了基于先验图像约束压缩感知(prior image constrained compressed sensing,PICCS)的非局部TGV重建算法.实验结果表明,所提算法在抑制噪声的同时能够有效复原图像细节及边缘信息,且收敛速度快.     

一种管线CT成像模型

管线是维系很多设施的命脉,它们的腐蚀问题受到了广泛的重视.工业X射线CT成像技术可以实现对管线的非破坏检测,发现它们的腐蚀状况以及各种缺陷,从而掌握其质量情况和变化规律.本文主要研究了海水管线的CT成像方法,在每个角度都存在数据缺失的情况下,给出了它的CT扫描和重建模型,提出了基于TV约束和加权均值化处理的分组ART迭代算法的重建方法.模拟实验表明该方法可以获得管线横截面的高质量CT图像,为其内部腐蚀参数的计算和腐蚀程度的判断提供了重要依据.     

基于线性插值方法的ART重建算法研究

在断层成像的实际应用中,CT图像重建常用于重建欠采样及不完全数据的投影.在此,主要从不完全投影进行考虑:用线性插值法对不完全投影数据进行估计补全,再运用ART算法对补全后的投影图像进行重建.仿真实验表明,在投影数据缺失较少时,这种思路是可行的,且得到的重建效果也较好.     

三维加权PFDK重建算法研究

基于滤波反投影的Feldkamp-Davis-Kress(FDK)算法,具有数学形式简单、容易实现和计算速度快等优点,在医疗和工业等领域得到了广泛的应用.平行重排(PF DK)算法是FDK算法的一种推广,针对PFDK算法重建出的图像受锥角的影响加大的问题,给出一种三维加权PFDK图像重建算法,并研究了重排过程中径向插值间隔对重建图像质量的影响,分别采用三种不同插值总数(插值间隔分别是1单位,0.5单位,0.25单位)重排数据.实验结果表明给出的三维加权PFDK算法可有效减少锥角的影响,且当采用2倍插值总数时重建结果较好.     

X射线CT成像的数学模型及其有关问题

介绍了X射线CT系统和有关物理基础,综述了理想假设下的CT成像的连续数学模型和离散数学模型,以及相应的图像反演公式（重建算法）,并对其基本思想及优缺点进行了分析。最后,分类阐述了实际X射线CT系统研制和应用需要研究的若干问题。 关键词：计算机断层成像;数学模型;Radon变换;投影变换;图像重建算法     

基于字典学习方法的CT不完全投影图像重建算法

对于不完全投影角度的重建研究是CT图像重建中一个重要的问题.将压缩感知中字典学习的方法与CT重建算法ART迭代算法相结合.字典学习方法中字典更新采用K-SVD(K-奇异值分解)算法,稀疏编码采用OMP(正交匹配追踪)算法.最后通过对标准Head头部模型进行仿真实验,验证了字典学习方法在CT图像重建中对于提高图像的重建质量和提高信噪比的可行性与有效性.另外还研究了字典学习中图像块大小和滑动距离对重建图像的影响     

基于Huber正则化的红外与可见光图像融合

图像融合通常是指从多源信道采集同一目标图像,将互补的多焦点、多模态、多时相和/或多视点图像集成在一起,形成新图像的过程.在本文中,我们采用基于Huber正则化的红外与可见光图像的融合模型.该模型通过约束融合图像与红外图像相似的像素强度保持热辐射信息,以及约束融合图像与可见光图像相似的灰度梯度和像素强度保持图像的边缘和纹理等外观信息,同时能够改善图像灰度梯度相对较小区域的阶梯效应.为了最小化这种变分模型,我们结合增广拉格朗日方法(ALM)和量身定做有限点方法(TFPM)的思想设计数值算法,并给出了算法的收敛性分析.最后,我们将所提模型和算法与其他七种图像融合方法进行定性和定量的比较,分析了本文所提模型的特点和所提数值算法的有效性.     

基于目标尺度的自适应加权函数特征点检测方法

为提高Harris特征点检测方法对噪声的鲁棒性,通过一般化目标尺度的概念,应用到检测算子的加权函数之中,使得对于不同噪声强度的图像,滤波模板具备自适应性.针对高斯函数和双边函数,在每一个像素通过邻域搜索的方式得到该像素的目标尺度,作为高斯函数的标准差和双边函数的空间标准差,进而可根据相关准则确定离散情况下滤波模板的大小.试验结果表明,各种检测算子的优化方案能够有效地滤除图像中的噪声,不但减少了将噪声作为角点的情况发生,而且对不同噪声的变化具备较好的鲁棒性.     

颈部低剂量 CT 检查实验及临床应用

目的评价山羊及人体颈部多层螺旋CT的辐射剂量和图像质量，探寻颈部多层螺旋CT的最佳低剂量扫描条件。方法通过 CT机的辐射剂量预测软件并结合文献，选取10组低剂量扫描条件（140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-100mA、120kV-50mA、120kV-30mA、90kV-200mA、90kV-150mA、90kV-100mA、90kV-50mA、90kV-30mA）。扫描3只山羊的颈部，采用双盲法对CT图像质量（骨质）进行评分，筛选满足诊断要求的扫描条件。另将180例颈椎CT检查的患者随机分成9组，每组20例，用动物实验筛选出的条件进行扫描，对软组织和骨质CT图像质量进行评分。结果 CT辐射剂量与管电压、管电流变化呈线性正相关；CT辐射剂量变化的斜率随管电压或管电流的增大而增大。除90kV-30mA以外，其他9组扫描条件的骨质图像均能满足诊断要求。人体检查时扫描剂量高者图像质量评分高，各组图像的骨质评分均高于软组织评分。120kV-100mA、90kV-200mA组软组织图像质量良好、骨质图像质量优；140kV-50mA、140kV-30mA、120kV-50mA、90kV-150mA、90kV-100mA组软组织图像基本不影响诊断，骨质图像质量良好；120kV-30mA、90kV-50mA组软组织图像影响诊断，骨质图像基本不影响诊断。结论采用低管电压、相对略高的管电流，能获得满足诊断要求的图像，且辐射剂量更低。颈部CT检查时，满足诊断要求的软组织扫描条件为90kV-100mA，若仅需观察颈部的骨质情况，可选用更低的扫描条件90kV-50mA。     

分段脉冲系统的有限时间稳定与滤波

利用线性矩阵不等式和松弛变量方法,研究连续时间分段脉冲系统的有限时间稳定和滤波问题.一方面给出滤波误差系统有限时间稳定和满足性能要求的充分条件.另一方面给出有限时间滤波问题可解的充分条件和滤波器的设计方法.最后通过数值算例表明结论的可行性和有效性.     

一种改进的连续最大流图像分割模型

在图像分割中,基于连续最大流模型的快速算法有明显的优势,但分割结果易受参数和步长的影响,过分割会产生大量阶梯效应的伪影,而且纹理特征不明显.文章提出一种先对图像进行预处理的新型最大流分割模型,并给出一种新的参数选取方式.实验结果表明,文章提出的新算法在速度和分割效果上更有优势.     

肾动脉变窄和流-固结构相互作用对非Newton脉动流的影响——一个真实的腹部主动脉和肾动脉模型

研究肾动脉狭窄(RAS)对血液流动和血管壁的影响.根据CT扫描图像,重建腹部主动脉和肾动脉的解剖模型,通过模型的脉动流进行了仿真计算,计算中考虑了流体-固体结构的相互作用(FSI).研究RAS对血管壁剪切应力和位移的影响,RAS使得肾动脉中流量减少,肾素-血管紧缩素系统可能被激活,从而导致严重的高血压.     

不确定脉冲系统的有限时间鲁棒滤波

研究了线性脉冲系统的有限时间鲁棒滤波问题.一方面给出了滤波误差系统有限时间稳定和满足性能要求的充分条件,并且给出了滤波器的设计方法.另一方面为了避免设计方法中出现的耦合问题,给出了一个可行的结论.最后通过数值算例表明了结论的可行性和有效性.     

解Hamilton-Jacobi方程的MUSCL格式

本文利用单调数值通量和分片线性重构导数的方法构造了一种求HJ方程数值解的有限差分格式:MUSCL格式,并证明该格式具有TVB稳定性.数值实验表明该格式具有二阶精度,能避免产生伪振荡,尤其在类似"角点"的间断处有较好的分辩率.     

CT系统参数标定及成像的数学模型

本文首先借助MATLAB软件对CT扫描的接受信息进行拟合,得出一系列关于CT系统参数标定及成像的图像.然后通过对接受信息与图像的综合处理,建立了CT系统参数的标定模型与介质在CT系统中的成像模型.     

离散时间不确定脉冲系统的有限时间稳定性与滤波

本文研究离散时间不确定脉冲系统的有限时间稳定性和滤波问题.利用线性矩阵不等式和松弛变量方法,不仅给出了滤波误差系统有限时间稳定和满足性能要求的充分条件,另外也给出了滤波器存在的充分条件和设计方法.最后通过数值模拟表明了结论的可行性和有效性.