CT图像环状伪影校正方法

CT图像环状伪影是由探测器像元响应不理想等因素造成的,它导致CT重建图像的降质,影响了图像的后续处理和量化分析.提出了一套完整的算法完成CT伪影校正:基于探测器像元通道响应不一致性的校正,通过偏置和增益校正对硬件响应不一致性进行补偿;基于投影正弦图的校正,通过数字滤波提取正弦图上残余的线状伪影,属于CT图像重建前的一种预处理校正方法;基于重建图像的校正,通过坐标变换将直角坐标系中的环状伪影变为极坐标系中的线状伪影进行处理,属于一种图像后处理方法.这些算法已经用于基于YXLON XRS232 9″图像增强器的CT重建,在保证图像质量的基础上环状伪影得到有效校正.      

一种基于伪影估计的低剂量CT图像降噪方法

低剂量CT(LDCT)包含丰富组织结构、病理信息和分布极其不规律的噪声伪影，这2种信息的幅度值分布规律相似。因此，LDCT降噪任务易出现特征提取不充分、网络对噪声伪影方向特性敏感度不足及降噪结果过度平滑等问题。为此，应用U-Net网络作为去噪网络的基本模型，设计了一种基于伪影估计的LDCT降噪网络。所提网络模型主要包括主特征提取网络和方向敏感注意力子网络2部分。为充分利用不同尺度特征之间的差异性，提高特征提取有效性，在编解码U-Net结构基础上增加了一个稠密特征增强模块；为提高降噪网络对噪声伪影方向特征的敏感度，设计了一个方向敏感注意力子网络；为保障网络训练稳定性，设计了多种损失函数来共同优化网络训练过程。实验结果表明：与目前主流的LDCT降噪方法相比，所提方法降噪结果的视觉效果与量化指标均表现最佳。     

固体发动机实际成型药柱燃面退移快速算法

针对固体发动机电子计算机断层扫描(CT)图像数据具有伪影噪声的问题，和实际成型药柱燃面粗糙度大、退移计算难度大的问题，提出一种CT数据的快速最小距离函数(CTFMDF)法。固体火箭发动机CT图像中存在伪影噪声，采用非均值滤波(NLM)算法对CT图像进行去噪处理，采用Scharr算子对去伪影后的图像进行Canny边缘检测，提取装药燃面。最大类间方差(OTSU)算法将装药分离，并建立三维装药体数据模型，对燃面数据建立多个并行K-d树，快速检索出装药到燃面的最小距离。实验结果证明：对于不同的装药结构，可以完成任意燃去厚度时的燃面位置，且CT-FMDF法运行时间更短。基于CT实测数据，对于带有初始燃面缺陷的装药，可计算出燃烧时缺陷对燃面的影响。     

基于加权全变差最小化的中子外部CT重建算法

针对中子外部CT检测需求，提出了基于加权方向全变差（WDTV）最小化的中子外部CT重建算法。首先，利用平行束数据对称性原理将正弦图中旋转中心另一侧缺失的投影数据进行补充；其次，采用传统FBP算法进行了外部CT扫描模式下的CT重建。为了抑制传统FBP、SART算法重建图像中径向边缘伪影，采用WDTV算法计算沿径向和周向方向的局部方向差分并作加权和。另外，在重建模型的WDTV项中引入2个权重参数以控制径向边缘和切向边缘的不同响应强度。最后，采用所提算法研究了重建图像质量与投影数据量的关系。计算机仿真和真实冷中子实验表明:基于WDTV最小化的中子外部CT重建算法能够有效抑制径向边缘伪影，获得高质量重建图像。      

基于可变阶变分模型的医用低剂量CT图像去噪

为了降低患者的辐射风险,低剂量CT（LDCT）广泛用于临床诊断,但辐射剂量的减少在重建的LDCT图像中引入了斑点噪声和条纹伪影。为了提高LDCT图像的质量,提出了一种基于可变阶变分模型的后处理技术。所提出的变分模型使用边缘指示器控制变分阶数,根据图像的特征在一阶全变分（TV）正则项和二阶有界Hessian（BH）正则项之间交替变换。采用基于快速傅里叶变换（FFT）的分裂Bregman算法求解所提出的变分模型。该模型在保留高剂量CT（HDCT）图像相应结构的同时,有效抑制了斑点噪声和条纹伪影。重建的图像和实验数据表明,所提出的变分模型比现有的先进模型具有更好的质量。      

基于正弦图的计算机断层图像配准

为了解决工业X射线无损检测中图像配准的问题,以计算机断层(CT,Computerized Tomography)图像中物体的位置变化与采集的投影数据之间的理论关系为基础,提出了基于正弦图的CT图像配准算法.该算法结合实际的投影采集系统对投影信号进行预处理,并利用投影信号的相关性寻找物体的位置变化,可以解决二维平行束和扇束投影采集方式下物体二维刚性变换的配准问题.由于提出的算法是在重建之前的投影域内进行,因此相比传统的图像域内的配准算法适用性更高,尤其当投影数据不足、质量不高、噪声较大、重建图像有严重的伪影时,该方法更加有效可靠.对某一封装零件的配准结果证明了算法的可行性.      

X射线动态数字图像降噪方法与快速实现

对于X射线动态数字成像系统,为了实现高帧频采集引起的数字摄影(DR,Digital Radiography)图像降质的恢复,采用Anscombe变换将NL-means降噪算法引入到DR图像的降噪中.为了解决NL-means降噪算法计算量大、运算速度慢的问题,利用可编程图形处理单元(GPU,Graphic Processing Unit)并行计算和高速浮点计算特性,将DR图像映射为GPU中的纹理,采用多线程并行计算,使得NL-means算法在GPU中加速执行.实验结果表明,NL-means能够有效抑制动态DR图像噪声.GPU加速方法可以在不损失图像信息的前提下,加速比可达2个数量级以上,满足了实时降噪的要求.     

基于重加权低秩近似和高斯混合模型的图像块效应去除算法

针对离散余弦变换(Block-based Discrete Cosine Transform, BDCT)在图像解码器处产生的块重构伪影现象，提出了一种联合两种先验知识的图像去块效应算法，这两种先验知识分别是重加权低秩近似和高斯混合模型。该算法首先利用重加权低秩近似来增强图像块之间的局部结构和非局部的自相似性，有效地保留原始图像中更多的精细结构。其次，还利用高斯混合模型对块状伪影进行建模获得更可靠、更鲁棒的结果。通过在标准测试图像上的实验表明，提出的算法在主观视觉效果和客观评估方面均优于其他的块效应去除方法。     

基于改进联合稀疏EIT算法的CFRP材料检测

针对应用电阻抗层析成像技术(EIT)对碳纤维增强复合材料(CFRP)损伤检测的高度病态性问题,提出了一种联合L₁和L₂范数的稀疏正则化泛函模型,并在迭代过程中通过构建一种新的约束项来优化求解。仿真结果表明,与传统算法相比,改进联合稀疏EIT算法能够有效改善损伤图像的电极伪影,提高损伤边缘清晰度,增强损伤辨识定位准确度。CFRP层压板检测实验结果表明,改进联合稀疏EIT算法能够提高图像重建的抗干扰能力,具有良好的鲁棒性及适用性。     

单圆轨道扫描的Grangeat改进算法

为减少ICT(Industrial Computed Tomography)重建图像的伪影,研究了Grangeat精确重建算法的原理.基于平板探测器依次通过对投影数据沿行、列一阶偏微分,求Radon导以及两步反投影等步骤仿真实现了Grangeat算法.针对单圆轨道锥束扫描投影数据的不完备性,分析了Radon空间的数据缺失情况,提出了通过近邻插值、线性插值、二次三点插值和一元线性回归插值的方法对Radon空间缺失数据进行插值改进该算法的几种途径.计算机仿真结果证明了改进算法的正确性和可行性.     

基于的DTV图像去噪模型

针对纹理图像的去噪问题,通过分析全变分（TV）去噪模型与方向全变分（DTV）去噪模型,提出了一种具有鲁棒性的基于的DTV去噪模型。为了刻画图像中的不同结构特征,该模型中DTV正则项的指数p由图像的结构来确定在（0,2）中自适应地选取。由于该模型是含有可分性算子的非光滑优化问题,可用交替方向乘子法（ADMM）求解,并能保证算法的收敛性。数值实验结果表明:与其他经典模型相比,提出的模型取得了更高的峰值信噪比和结构相似度,在去除噪声的同时能有效保持图像的细节信息。      

小波模拟退火-软阈值SAR图像降噪算法

提出了一种新的SAR(Synthetic Aperture Radar)图像降噪方法,利用小波变换对空间位置信息保留的特性,依据小波变换后近似图像仍满足吉布斯分布,将模拟退火算法引入到小波域中,首先,根据SAR功率图像斑点的特性,对传统的同态变换方法做出了相应的修正,大大降低了处理结果的辐射偏差,提高了等效视数,然后在多分辨率理论和小波变换理论基础上,选用适合特定图像的最优小波基进行分解,最后对小波变换后的近似图像进行模拟退火处理,对各个细节图像有选择地进行软阈值处理.实验证明,此方法比传统的小波降斑取得了更好的平滑效果,比传统模拟退火大大减少了处理的时间,同时对图像的辐射精度的保持,斑点的抑制,以及边缘保持都有较满意的结果.      

基于双谱重构的图像降噪

提出了一种基于双谱重构的图像去噪方法.该方法的基本理论依据是:高阶统计量对高斯噪声的不敏感性.它首先计算图像的高阶谱,而得到的高阶谱中理论上将不再包含高斯噪声,然后再通过高阶谱重构图像的幅值和相位信息,最后还原至空间域而得到去噪后的图像.它是高阶谱域的变换与重构方法.仿真结果和分析表明,该双谱重构法较好地解决了去除噪声与保留细节之间的矛盾,无论从直观视觉和从定量分析结果,该双谱重构法都优于中值滤波法和高阶累积量方法.     

一种综合孔径微波辐射计成像处理算法

综合孔径成像是基于干涉仪成像原理实现的一种成像方式,其通过对干涉测量结果进行逆傅里叶变换得到场景的亮温分布,利用小波增强去噪算法在时域和频域同时对图像进行处理,增强需求信息抑制非必要信息,并附加特定的窗函数滤除杂波,提高重建的微波辐射计图像的清晰度和平滑感。采用盲解卷的Lorentzian超分辨率算法提高成像的分辨力,较好的解决了天线口面尺寸与分辨力矛盾的问题。     

改进小波阈值去噪法在管道泄漏检测中的应用

基于负压波式的管道泄漏检测方法中,需要解决的核心问题之一是对负压波信号的去噪。在分析了利用小波变换理论与小波阈值去噪的基础上,对传统的硬阈值和软阈值函数、双曲型和指数型函数与改进的阈值函数算法进行了对比。实验表明,改进算法在处理管道泄漏检测中,对检测的负压波信号能够获得较大的信噪比,具有较好的去噪能力,能有效提高泄漏检测精度。     

一种综合孔径微波辐射计成像处理算法

综合孔径成像是基于干涉仪成像原理实现的一种成像方式，其通过对干涉测量结果进行逆傅里叶变换得到场景的亮温分布，利用小波增强去噪算法在时域和频域同时对图像进行处理，增强需求信息抑制非必要信息，并附加特定的窗函数滤除杂波，提高重建的微波辐射计图像的清晰度和平滑感。采用盲解卷的Lorentzian超分辨率算法提高成像的分辨力，较好的解决了天线口面尺寸与分辨力矛盾的问题。     

基于新息正交的工业CT图像自适应缺陷识别

针对X射线投影图像的特点,研究基于Kalman滤波算法新息正交原理的缺陷识别问题.建立了投影图像的二维状态空间模型,定义了确定图像区域大小与灰度的动态评价函数和相应的阈值.在分析Kalman滤波算法新息正交性的基础上,得到了一种新的缺陷判别方法,提出了图像数据自适应补偿算法,提高了图像的识别效率和精度,并通过实验验证了方法的有效性.     

宽带双极化天线测量探头的设计与仿真

天线测量探头的性能对提升天线平面近场测量效率、最终测量结果的精度具有重要意义。针对平面近场测量的需要,应用反向四脊和差分馈电技术,设计了宽带双极化天线测量探头。对测量探头模型进行仿真,分析了带宽、方向图、隔离度和交叉极化辨识度等探头性能,确定了高隔离度、高极化纯度的宽带双极化天线测量探头的最优设计,获得了更高精度和效率的天线测量。     

基于ICP算法的手术导航三维配准技术

针对计算机辅助手术三维导航技术中术前CT图像与术中实际空间的配准问题,提出一种基于最近点迭代(ICP,Iterative Closest Point)算法的特征点云配准技术.利用医学图像空间和实际空间特征区域的两片点云坐标进行三维配准.对CT图像进行重建、分割及交互式操作得到医学图像特征点云;利用光学定位仪实时采集实际空间中对应区域的点云;通过主元分析(PCA,Principal Component Analysis)获取两组点云数据的特征向量进行初配准;进行最近点迭代使配准矩阵收敛到一个最优解,其中采用k-d tree寻找邻近点加速迭代过程.以塑料脊柱模型骨为对象进行了脊柱手术导航配准精度实验,进一步对实验中的点云数据加入高斯噪声以进行误差分析.结果表明这种配准方法简单可靠,在模型骨情况下配准精度在1mm以内.