基于局部亚像素移位和隔行局部变差消除Gibbs伪影

目的将Gibbs伪影消除方法局部亚像素移位（LSS）扩展到k空间零填充重建的磁共振图像。方法提出两种基于LSS的 消除k空间零填充重建的磁共振图像中Gibbs伪影的方法。第1种：LSS+图像域插值,该方法首先在非零填充图像上执行原始 的LSS方法,使图像上局部变差最小,然后执行图像域插值获得最终图像。第2种：是隔行局部变差法（iLV）,该方法首先对k空 间数据进行零填充,随后将零填充后的k空间数据通过二维傅里叶变换到图像域,然后使用iLV来搜索最小的隔行局部总变差, 从而消除图像的Gibbs伪影。我们将本文提出的两种方法iLV,LSS+插值与原始LSS以及汉明窗滤波器做对比,分别在体模和 活体数据中验证了本文提出的两种方法的可行性与鲁棒性。结果两种方法均较LSS与汉明窗滤波器优,在保留图像细节的基 础上,极大的消除了Gibbs伪影。iLV和LSS+插值方法相比,iLV方法能够更好地保留图像的细节。结论iLV与LSS+插值方法 均实现了对传统LSS方法的扩展,能很好地消除零填充k空间数据重建图像中的Gibbs伪影,且iLV方法在保留图像细节信息 方面更突出。     

非局部平均迭代修正的稀疏角度CT凸集投影重建

鉴于非局部平均(nonlocal means.NL-means)滤波后的图像质量大幅提升,本文提出一种非局部平均迭代修正的稀疏角度CT凸集投影(projection onto convex set,POCS)重建方法.新方法采用两相式重建策略:首先对CT稀疏投影数据采用POCS算法进行重建,以获得满足数据一致性及非负性约束的重建图像;随后由POCS重建图像导引非局部平均对其进行优化修正,以消除图像中的高频噪声,保持图像边缘,减少条形伪影,达到提升图像质量的目的.两相交替进行,直至满足某一终止准则.仿真实验表明,本文提出的非局部平均迭代修正稀疏角度CTPOCS重建算法,可有效抑制重建图像噪声和条形伪影,大幅提高重建图像质量.     

基于运动补偿的压缩感知4D-CBCT优质重建

受硬件限制,4D-CBCT成像中单个呼吸相位对应投影数目过少,而相应的常规解析算法重建图像中充斥着大量噪声和伪 影。为解决此问题,鉴于当前呼吸相位图像可以通过其它呼吸相位图像运动补偿获取,本文中我们提出一种利用多相位投影数 据重建4D-CBCT的策略。本文中我们构建了包含基于多相位投影数据的保真项和基于压缩感知理论的全变分正则化的代价 函数。对于投影数据保真项的设计,不再局限于当前相位投影数据,而是利用多个相位投影数据通过变形的成像模型联合构 建。对于复杂代价函数的优化,我们利用GPBL（Gradient-Projection-Barzilai-Linesearch, GPBL）算法来实现。物理体模及临床 数据实验结果表明,相对于解析算法及代数迭代全变分约束算法,新方法在噪声和伪影的抑制方面有上佳表现,引入不同相位 图像间的关联信息并未引入新的伪影和运动模糊。     

基于圆扫描轨迹的锥形束CT重建与环形伪影消除

FDK算法由于其数学表达简单,实现简单、快速,是目前基于圆扫描轨迹的锥形束CT（Cone-beam CT,CBCT）重建的主流算法。但CBCT采集系统固有的机械误差和在大锥角的情况下,重建图像会引入各种伪影。本文利用体模投影图像、老鼠投影数据和VARIAN23EX医用直线加速器采集的真实人体投影数据对FDK算法进行了验证,并提出了一种快速精确消除重建后图像环形伪影的方法,该方法能精确的定位出环形伪影,并不受环形伪影宽度大小的约束,能最大限度的保全原有图像信息。     

一种基于正交多项式展开的CT三维投影数据重建算法

提出了一种新的基于正交多项式展开的CT三维投影数据重建算法。首先利用正交多项式空间中的一组正交基对定义在圆柱域的三维密度函数进行傅里叶展开,推导函数与投影数据的部分和关系;然后使用高斯求积公式对上述部分和表达式积分,得到针对三维投影数据的重建算法。在此基础上引入快速傅里叶变换,以提升算法整体的重建效率和数值计算的可行性。实验结果表明:本文提出的算法能够很好地对CT三维投影数据进行重建,且重建效率较高。     

基于逆扩散方法的MR图像Gibbs伪影校正

Gibbs伪影是由于采样数目和采样时间的有限使数据截断导致的一种常出现在MR图像边缘的伪影.目前的Gibbs伪影去除普遍为基于k空间数据的方法,本文提出一种基于逆扩散方法的校正Gibbs伪影的图像后处理方法.该方法直接针对MR图像,通过像素灰度值的扩散达到去除伪影同时增强边缘的作用.实验结果表明,这种方法能有效去除图像伪影并保留有价值的边缘细节,明显提高了图像质量.     

基于复值损失函数的并行MRI的深度重建

目的 研究一种新的以幅值和相位均方误差和为损失函数的深度重建方法,用以加快磁共振图像重建速度及提高重建精度。方法 考虑到磁共振不同线圈之间的数据噪声并不完全独立,本文首先将多线圈数据合并成单线圈幅值数据,以消除不同线圈噪声间的相关性,并以此作为训练数据的样本标签;同时考虑到相位信息的重要性,我们将损失函数定义为幅值和相位均方误差的加权和,权重系数用来平衡两者在不同应用中的重要程度。为了验证方法的有效性,本文利用FastMRI数据集中真实的脑部和膝部K空间数据进行训练和测试,并与一些以均方误差或平均绝对误差作为损失函数的相关方法进行了比较。结果 所提方法能够有效去除噪声及重叠伪影,同时较好地保留图像细节。定量结果显示,相比于已有的以均方误差或平均绝对误差作为损失函数的方法,本文提出的方法可以提高重建图像的峰值信噪比（PSNR）1dB左右。结论 本文针对深度磁共振重建提出了一种新的损失函数,以适应并行磁共振数据中的噪声特点,利用该方法可以加快重建速度,同时可以有效地提高重建质量。     

基于三维运动轨迹的高分辨显微CT环状伪影去除方法

环状伪影主要源于高分辨显微CT圆轨迹重建,严重的环状伪影会影响重建图像的后续处理及量化分析。为了避免环状伪影引起的图像退化,本文提出了一种基于三维运动轨迹的高分辨显微CT采集与重建的方法。该方法以高分辨显微CT现有结构为基础,利用旋转台和三维平移台形成待测对象的三维空间运动。首先,基于Insight Segmentationand Registration Toolkit平台,模体数据进行配准获取位移矩阵。随后按照设定的三维运动轨迹获得单圈投影数据,最后使用位移矩阵参数进行FDK重建去除环状伪影。本文对含有环状伪影的仿真数据以及实际数据进行了实验,结果表明,该环状伪影去除方法具有去除效果明显、不改变图像分辨率、重建速度快的特点,且适用于各种锥束CT成像系统。     

螺旋CT图像锥形伪影的模拟与实验

目的研究螺旋CT插值算法引起的锥形伪影的特征。方法根据插值算法和反投影重建基本原理建立重建图像的数学模型,阐明锥形伪影与扫描参数和被扫描物属性的函数关系;采用自制体模在SiemensPlus4扫描仪上进行实验验证。结果理论分析发现,伪影占图像的比重与扫描仪机架旋转1周的进床距离和锥形体模半锥角的正切值成正比,与重建位置的体模半径成反比。体模实验结果与理论分析相符。结论插值算法引起的锥形伪影与扫描参数和被扫描物属性存在确定关系。     

运动配准先验图像的4D-CBCT优质重建

四维锥束CT（4D-CBCT）成像可以为图像引导放射治疗提供精确的实时呼吸运动定位信息,如何提高4D-CBCT重建图像 的精确度是目前研究的热点,压缩感知方法（PICCS）算法在基于压缩感知（CS）理论的所有4D-CBCT重建算法中表现上佳,本 文提出的改进先验图像的PICCS算法在传统PICCS算法基础上针对先验图像进行改进,按照每一个相位的位置信息构建其对 应的先验图像,消除了投影数据不匹配所导致的重建图像运动模糊的现象,实验结果展示了文章方法相比传统的PICCS重建结 果组织边界更加清晰,运动伪影减少,图像分辨率提高。     

基于张量广义全变分最小的稀疏角度螺旋CT重建

目的为减少螺旋CT扫描X射线辐射剂量,提出一种基于凸集投影的张量广义全变分最小（TTGV-POCS）的稀疏角度螺 旋CT迭代重建算法。方法将螺旋CT三维体数据看作三阶张量,利用张量广义全变分（TTGV）最小约束刻画其三维图像的数 据特性,并纳入凸集投影迭代重建框架,实现稀疏角度螺旋CT的鲁棒重建。TTGV-POCS算法充分利用螺旋CT图像数据的一 阶梯度与二阶梯度的空间结构稀疏性和三维数据层间相关性,可有效抑制稀疏角度重建图像中的伪影与噪声,并较好保持图像 边缘信息。结果XCAT体模数据与病人扫描数据的实验结果表明,TTGV-POCS算法相比现有重建算法在降低噪声、去除伪影 和保持边缘等方面均有较好的表现;比较XCAT体模数据稀疏角度重建结果,本文提出的TTGV-POCS算法相比现有重建算法 PSNR定量指标可提升9.17%~15.24%;FSIM定量指标可提升1.27%~9.30%。结论TTGV-POCS算法可有效改善稀疏角度螺 旋CT重建图像质量,降低螺旋CT检查辐射剂量,更好服务于临床影像诊断。     

投影数据校正对数字乳腺层析成像质量的影响

目的 研究数字乳腺层析成像(DBT)投影数据采集过程中的探测器性能因素对重建图像质量的影响.方法 参照传统探测器的投影数据校正方式,结合DBT成像过程特有的数据采集模式,对探测器采集的投影数据进行暗场校正、光场及其增益校正等.而后,利用基于全广义变分正则化项的PWLS迭代重建算法进行DBT图像重建.结果 乳腺仿真物理体模数据的实验结果表明,相对于未校正的投影数据,本文校正方法对由光子数分布不均造成的投影数据足跟效应进行了有效抑制.重建图像结果显示,校正后投影数据的重建图像中低对比度结构的显像得到提升.结论 投影数据暗场校正、光场及其增益校正过程用于DBT图像重建可提高图像质量.     

基于系统仿真的数字乳腺层析成像性能分析

目的 基于系统仿真的数字乳腺层析成像（DBT）进行性能分析研究。方法 基于临床DBT系统获取不同辐射剂量下物理体模和常规剂量水平下临床患者的原始测量数据,并进行低剂量仿真和使用3种重建算法进行重建,即Feldkamp-Davis-Kress（FDK）算法、联合代数重建技术（SART）、具有全变分约束的自适应最速下降凸集投影（ASDPOCS-TV）算法。采用信噪比（SNR）,峰值信噪比（PSNR）,噪声功率谱（NPS）,伪影扩散函数（ASF）以及 ASF的全宽半高值（FWHM）指标对辐射剂量水平和重建算法两因素对图像质量的影响进行统计对比分析。结果 低剂量DBT仿真策略的有效性经评估实验得以保证;在合适的剂量水平范围内,增加剂量可促进减少高频噪声成分和显著提高信噪比（P<0.05）,当曝光剂量低于40 mAs,不同剂量水平下的图像具有相似表征;不同重建算法在不同解剖结构区域处的表现性能有差异,ASDPOCS-TV算法的结果包含更少的层间伪影和更轻微的噪声,优于SART 算法和FDK算法。结论 辐射剂量和重建算法的选择对DBT成像质量有显著影响,应当平衡各影响因素、整体图像质量、临床诊断需求之间的关系,以达到临床任务中最优成像性能的目标。     

一种基于离散Tchebichef正交多项式和傅里叶梅林矩的局部多特征图像检索算法

提出了一种基于离散Tchebichef正交多项式和傅里叶梅林矩的局部多特征图像检索算法。通过对图像进行正交变换和多分辨率重排序,在变换域中提取出纹理、颜色和形状特征,生成具有较强区分能力的图像特征。由于傅里叶梅林矩具有旋转不变性,因此在处理发生旋转变换和平移变换的图像时,检索效果较好。最后,对提出的算法用多个数据集进行了检索实验,并对实验结果进行了比较和分析。     

Blade技术结合并行采集磁共振技术在上腹部的应用

目的评价Blade技术结合并行采集技术下对上腹部MRI扫描的运动校正效果和影像质量的影响。方法50个患者接受上腹部MR检查,分别使用回波链／K空间填充率对应19／100％．30／100％和30／175％3种不同的参数,并在呼吸门控下获取脂肪抑制的T2加权图像,后由两位腹部诊断医师对运动伪影、条纹伪影及总体澎像质量评价。结果两位诊断医师评价结果基本一致（P〈0．05）,3组参数条件之间运动伪影、条纹状伪影及总体影像质量都有显著性差异（P〈0．05）。与I9／}00％和30／100％两个争件下比较,30／175％条件下图像运动伪影最少（P〈0．05）,总体影像质量最好（P〈0．05）。结论使用Blade技术结合并行采集能减少上腹部MR图像的运动伪影,改善影像质量。