裸眼立体显示中3D模型多视点影像提取

基于图像的立体显示能够把拍摄的符合要求的二维图像信息以三维实体的形式显示出来，使人们获得真正的立体感觉与深度信息。本文从人类立体视觉的原理出发，重点讨论在计算机中如何从3D模型获取用于裸眼立体显示视差图像的问题。文中采用了两种方法，一种是用单一摄像机拍摄。另一种是用摄像机序列同步拍摄，文章还对两种方法的优缺点做了论述，并在结尾验证了提取方法的正确性。     

一种基于聚类的消失点自动测量方法

在人工环境中有很多平行的直线和相互正交的平面。本文提出了一种对相机拍摄的人工环境中的中远距离场景图像,自动获取其空间中三个方向相互正交的消失点的方法。利用中远距离场景中的平行直线在图像中倾角接近这一特点对图像中的边缘线段进行聚类初始化,并利用空间中平行直线在图像中相交于消失点这一事实进行聚类。三个消失点的三角形标准以及相机焦距标准将有助于消除虚假消失点。实验结果表明,该方法对中远距离场景的消失点检测可行、快速。     

锥形束CT生成伪CT的深度学习方法

目的针对前列腺癌放疗, 研究锥形束CT(CBCT)生成伪CT的深度学习方法, 以满足自适应放疗的需要。方法纳入瓦里安On-Board Imager采集的74例前列腺癌患者的CBCT图像及其模拟定位CT图像, 并使用MIM软件进行形变配准。将数据按简单随机法分为训练集(59例)和测试集(15例)。使用U-net、Pix2PixGAN和CycleGAN学习CBCT到模拟定位CT的映射。以形变配准后CT作为参考图像, 评价平均绝对误差(MAE)、结构相似指数(SSIM)和峰值信噪比(PSNR)。另外单独分析了图像质量, 包括软组织分辨率、图像噪声和伪影等。结果使用U-net、Pix2PixGAN和CycleGAN生成图像的MAE分别为(29.4±16.1)、(37.1±14.4)、(34.3±17.3)HU。在图像质量方面, U-net和Pix2PixGAN生成的图像存在过度模糊的问题, 导致了图像失真;而CycleGAN生成的图像保留了CBCT图像结构且改善了图像质量。结论 CycleGAN能有效地提高CBCT图像质量, 有更大的潜力应用于自适应放疗中。     

有限角CT成像研究进展

有限角CT成像在工业和医学CT成像中都有重要的应用需求,但由于获得的投影数据不完备,有限角CT成像问题高度病态,以致传统算法重建的CT图像中出现严重的有限角伪影,从而影响CT图像的阅片和判读。为了解决该问题,国内外学者对有限角CT成像理论和算法做了大量研究。本文首先简要介绍了有限角CT图像伪影的特点;然后重点综述了有限角CT图像重建算法的研究进展,包括作者所在团队所做的相关研究和探索;最后概述了目前存在的问题以及对进一步研究的展望。     

实景树木参数化建模方法研究

受限于航空倾斜摄影图像的拍摄角度，三维重建场景中的树木模型存在大量失真、变形和空洞。而更为精细的树木建模方法，如基于近景图像、激光点云的树木建模方法效率低且成本较高。因此，提出一种具有真实感的实景树木参数化建模方法，对真实场景中的航空倾斜摄影图像和树木三维点云进行特征提取，归纳各类树木的几何外形、拓扑结构和纹理材质，设计一套适用于各类树木的生长规则，最终实现实景树木多细节层次建模。实验结果表明，该方法能够保证模型整体的完整性和细节的真实性，同时满足场景渲染要求，为三维场景重建、数字林业和智慧城市等应用提供有效的技术支撑。     

基于TransUnet和残差结构的脑肿瘤图像分割方法

目的 卷积神经网络由于具有在捕捉长距离依赖能上的缺陷，其限制了分割模型的进一步提升^[1]。针对以往医学图像分割网络中卷积的感受野太小，对小型医学图像数据集训练参数非常多的深度网络容易过拟合问题，基于TransUnet网络模型结合ViT与Unet的特性对模型进行优化。方法 利用TransUnet与ResNet残差结构与注意力机制结合，在底层CNN模块引入注意力机制提取特征，引入残差结构加深算法，使用卷积操作代替混合编码器中的最大池化减少特征丢失，增大了卷积中的感受野，提高了脑胶质瘤图像的分割精度。结果 在BraTS比赛的数据集中对脑胶质瘤的分割Dice达到95.22%,较原TransUnet模型提升了2%。结论 研究基于TransUnet优化算法的脑肿瘤图像分割方法鲁棒性强。对现有的两种神经网络方法进行对比，均低于本文改进模型，表明对于医学图像的分割精度有提升。     

基于力矩主轴和互信息的黄瓜茎切片图像配准

基于组织序列切片图像的三维可视化是综合利用连续二维切片图像信息,在三维空间中展示植物组织内部结构形态特征和概貌。受制片和图像采集等影响,相邻序列切片图像之间存在的位置畸变严重影响可视化的质量和效果。本文首先介绍序列黄瓜茎石蜡切片制作以及显微图像获取过程,然后针对相邻切片图像上黄瓜茎的轮廓和灰度特征,提出基于力矩主轴和互信息的连续切片图像配准方法。该方法有效纠正了切片图像间存在的位置畸变,使得序列切片图像中目标形状达到空间位置一致性。实验结果表明方法的有效性。     

基于体表运动监测预测肺部肿瘤靶区运动可行性研究北大核心CSCD

目的研究通过在线光学体表监测预测肺癌靶区位置运动的可行性。方法选取16个肺癌病例立体定向体部放疗(SBRT)计划中不同方式获取的CT图像进行实验模拟,以计划CT及原始靶区位置作为基准参考,以四维CT中10个时相的CT和每次锥形线束CT(CBCT)为浮动对象,在其上勾画浮动靶区位置。采用双目视觉表面成像法获取基准和浮动图像体表点云数据,并通过主成分分析提取点云特征信息进行比较。使用随机森林算法对特征信息差和对应靶区位置差拟合,构建靶区位置在线预测模型。结果左右、头脚、腹背方向,选取的主成分方差解释度分别为99.76%、99.25%、99.58%,模型对靶区位置的预测均方根误差(RMSE)为0.0447、0.0837、0.0616 mm。结论基于体表光学数据在线预测肺部靶区实时位置具有可行性,可为临床放疗中靶区位置在线监测验证和剂量评估提供参考。     

大范围地景图像语义分割与处理方法研究

针对大范围地景图像的三维场景建模及仿真等应用,需要对图像中所包含的地物进行快速识别与处理.然而,传统的地景影像地物分类和处理方法存在准确性低、速度慢等问题,且原始图像中存在部分移动地物、障碍物等会对后续建模造成干扰,难以满足要求.因此,本文提出一种大范围地景图像语义分割及分割后模型的处理方法,通过自制倾斜摄影数据集对神...     

扫描液体电离室型电子射野影像装置的剂量响应研究

目的 研究扫描液体电离室型电子射野影像装置(EPID)的剂量响应特性及其各种影响因素,如机架角、照射野大小、图像获取模式,以便进一步利用EPID进行剂量验证方面的研究。方法 所有实验均在装备有PortalVisionTM MK2型电子射野影像装置的Varian 600C/D加速器上实现。为了得到剂量响应曲线,需要建立入射到探头的射线强度与EPID像素值之间的关系。首先,通过改变源到探头电离室的距离得到不同的射线强度。其次,针对任一剂量率条件,用EPID拍摄3幅数字射野图像取平均,取射野中心轴附近11×11个像素点的平均值作为EPID响应。最后,根据相同条件下测得的剂量率和对应的像素值,绘制剂量响应曲线。改变机架角、照射野大小和图像获取模式,得到一系列剂量响应曲线。结果 EPID输出像素值与入射剂量率之间并非线性关系。EPID剂量响应曲线与图像获取模式关系密切,在离轴点略受机架角的影响,但不受射野大小的影响。结论 由于射野图像获取模式明显地影响EPID剂量响应曲线的形状,所以对不同获取模式应该分别刻度。机架角的影响可通过在不同机架角下刻度加以消除。EPID剂量响应与射野大小无关的事实为日常剂量响应刻度提供了便利,即用一种射野条件刻度就可以准确地应用于其它射野条件。     

扫描液体电离室型电子射野影像装置的剂量响应研究

目的　研究扫描液体电离室型电子射野影像装置 (EPID)的剂量响应特性及其各种影响因素 ,如机架角、照射野大小、图像获取模式 ,以便进一步利用EPID进行剂量验证方面的研究。方法　所有实验均在装备有PortalVisionTMMK2型电子射野影像装置的Varian 6 0 0C/D加速器上实现。为了得到剂量响应曲线 ,需要建立入射到探头的射线强度与EPID像素值之间的关系。首先 ,通过改变源到探头电离室的距离得到不同的射线强度。其次 ,针对任一剂量率条件 ,用EPID拍摄 3幅数字射野图像取平均 ,取射野中心轴附近 11× 11个像素点的平均值作为EPID响应。最后 ,根据相同条件下测得的剂量率和对应的像素值 ,绘制剂量响应曲线。改变机架角、照射野大小和图像获取模式 ,得到一系列剂量响应曲线。结果　EPID输出像素值与入射剂量率之间并非线性关系。EPID剂量响应曲线与图像获取模式关系密切 ,在离轴点略受机架角的影响 ,但不受射野大小的影响。结论　由于射野图像获取模式明显地影响EPID剂量响应曲线的形状 ,所以对不同获取模式应该分别刻度。机架角的影响可通过在不同机架角下刻度加以消除。EPID剂量响应与射野大小无关的事实为日常剂量响应刻度提供了便利 ,即用一种射野条件刻度就可以准确地应用于其它射野条件     

关于放疗位置验证方式的探讨

目的:探讨放疗全程进行位置验证的意义。方法:测量使用0.6 MU的剂量拍摄位置验证片时患者实际的吸收剂量,用计划系统计算患者整个疗程吸收剂量的改变。每次治疗前采用单次曝光成像技术拍摄正、侧位位置验证片,与首次位置验证片比对,记录左右、腹背和头脚方向的误差值,若超出误差阈值则纠正摆位后再进行治疗。前五次误差,首次、中间和末次误差以及全程位置验证的误差利用方差分析方法进行统计分析。结果:获取位置验证图像过程中患者平均吸收剂量为0.3 cGy,经过计划系统重新计算剂量分布,对靶区剂量无影响。三种位置验证方式中,全程位置验证的左右、腹背和头脚方向的误差均为最大,且差异有统计学意义(P＜0.05)。三种位置验证方法中,腹背方向的误差均值最小,左右方向的误差均值最大,且差异有统计学意义(P＜0.05)。结论:全程位置验证对于保证病人靶区位置的精确性是有意义的。     

头颈部肿瘤适形放疗中视交叉的保护：CT及MR图像配准的价值

目的探讨CT及MR图像配准在三维适形放疗计划中视交叉保护的价值。方法16例头颈部肿瘤拟行3DCRT前进行CT及MRI定位时,采用碘海醇与钆喷酸葡胺（Gd-DTPA）稀释液（浓度1.61 mg/ml）按体积比6∶1配制成混合液制成的标记点,并固定于面罩上作为CT和MR图像配准的标志,CT模拟定位扫描与MR扫描的参数一致。面罩上3个球体在CT及MR图像上均在同一层面显示为CT与MR图像配准成功的标准。分别在CT及MR图像上勾画视交叉的轮廓。结果面罩标记点在CT及MRI图像上均显示清晰,无伪影。MR图像显示所有16名患者视交叉的形态：“×”形3例,“-”字形13例,“”形2例,“”形1例。CT模拟图像仅有11例显示视交叉：“-”字形3例,8例显示“”形,5例显示不清。结论碘海醇与钆喷酸葡胺（Gd-DTPA）稀释液（浓度1.61 mg/ml）以6∶1体积比配制成混合液制成的标记点可以作为CT和MR图像配准的标识点;CT与MR图像配准有助于清晰显示视交叉,有利于3DCRT放疗中视交叉的保护。     

基于两幅视图的纵向插补方法

目前,纵向移动视点的多视图插补仍然是高质量漫游系统的一个难点问题。为大家熟知的进入式漫游(TIP)由于采用单幅图像放大的方法造成图像分辨率下降,而多幅图像分别构造TIP模型的方法在漫游过程中存在着明显跳跃的不足。基于两幅视图的纵向插补方法在获得摄像机中心处于同一条直线上的两幅图像后,用平面射影变换求对应的射影区域;然后利用这两幅图像的焦距关系,计算边缘点的空间位置;最后利用边缘点确定射影区域的空间位置和像素RGB值。实验证明该算法简单,容易实现,漫游效果平滑。     

基于生成对抗网络的鼻咽癌患者伪CT合成方法研究

目的 研究利用生成对抗网络(GAN)建立头颈部肿瘤MRI图像与CT图像的映射模型,实现MRI引导放疗中伪CT (sCT)的预测生成。方法 收集45例鼻咽癌患者治疗前影像信息与IMRT计划信息。首先对MRI (T1)和CT图像进行刚性配准、裁剪、去背景、数据增强等预处理操作;其次对病例进行GAN训练,随机选取30例作为训练集放入网络进行建模学习,另15例用于测试。比较预测sCT与真实CT的图像质量,以及后续比较预测sCT进行重计算的剂量分布与真实计划的剂量分布。结果 测试集的预测sCT与实际CT图像质量比较显示,二者误差较小,体素平均绝对误差值为(79.15±11.37) HU,结构相似性系数值为0.83±0.03。sCT重计算的剂量分布与实际剂量较为接近,不同区域水平下的MAE值相对处方剂量均<1%。在2mm/2%、3mm/3%准则下,所有病例sCT重计算剂量分布的γ通过率均>92%、>98%。结论 提出并实现了使用GAN进行鼻咽癌患者sCT的生成,为MR-IGRT实施奠定了基础。图像质量与剂量学比较均显示了方法的可行性与准确性。     

两类二维数字目标的定义和误差估计

二维数字目标的形态计量是图像分析的基本任务和目的。科学地规范计算方法和提高它的计算精度是具有重要意义的。本文提出二维数字目标形态的两种定义方法（内点表示和边界表示）和产生两类目标表示的采样方法（点采样和边界采样），并导出相应的计算系统。数字目标的形态计量是一个复杂的、非静态的、与目标产生和表示方法相关联的问题，目前图像分析系统采用的计算方法一般未联系其数字目标的产生背景，仅仅用一种计算系统是不够准确的，对于象点数３００的目标，仍有可能给面积和周长分别带来１０％和５％左右的误差。因此要提高测量精确度，必须动态地、历史地根据目标的产生和表示方法选用不同的计算系统     

基于计划目标剂量的锥形线束CT图像配准方法研究

目的探究一种以剂量体积直方图参数为优化变量, 使用多目标优化算法的剂量优化配准算法, 以提高锥形线束CT(CBCT)图像验证匹配的准确性。方法回顾性分析哈尔滨医科大学附属肿瘤医院2022年收治的6例肺癌和5例宫颈癌患者的28套CBCT图像。以骨性配准的结果为剂量配准算法的初始点, 在其周围的三维空间内计算各位移点的通量加权灰度均方差, 并使用无监督k均值聚类方法筛选候选位移点。使用有限尺寸笔形束算法计算各候选位移点的三维剂量分布, 并提取直方图剂量指标作为多目标优化算法的优化变量。使用多目标遗传算法求解Pareto最优解集后, 根据预设的目标权重方案求解最优唯一解。结果采用剂量优化配准后, 肺癌病例计划靶区(PTV)的D90%、D95%、D98%、Dmean、适形度(CI)指标, 较常规配准策略分别平均提高0.23 Gy、0.49 Gy、1.05 Gy、0.15 Gy、0.03, 危及器官的剂量差异无统计学意义。宫颈癌病例PTV的D90%、D95%、D98%、Dmean、CI指标, 较常规配准策略分别平均提高0.72 Gy、1.15 Gy、2.53 Gy、0.24 Gy、0.05, 部...     

序列图像缩放系数的一种实时估计算法

照相机在靠近或远离目标景物的运动过程中，如保持聚焦中心点不变，则前后两帧图像间存在一致的缩放关系。此时，可根据尺度变化下图像灰度累积投影曲线的特点，分别计算参考帧和当前帧的投影曲线上一对极大一极小值点的坐标差值，以它们的比值作为缩放系数，实现实时求取。最后以实例验证了本算法。     

基于脚本函数实现ART计划剂量评估方法研究

目的 基于脚本函数实现ART计划剂量评估的方法,使各版本Pinnacle TPS均可以完成动态计划模块具有的放疗计划移植功能。方法 首先编写并嵌入脚本,然后在后程影像空间设置照射等中心点。再通过执行脚本程序完成照射野导出、导入和设置权重,实现放疗计划在不同影像空间的移植。分别用本方法和Pinnacle TPS的动态计划模块完成对1例鼻咽癌患者的ART计划评估,从计划参数和剂量学角度对比两种方法差异。结果 与动态计划模块相比,通过本方法移植的放疗计划保持了前、后程计划参数的一致性。两种方法的等中心位置存在偏差,从而导致剂量分布不同。如果将两种方法生成的ART计划移植在相同等中心位置,则剂量分布结果完全一致。结论 提出的ART计划评估方法准确、简便、易行,适用于各种版本Pinnacle TPS,且不额外占用图像存储空间。该方法提高了评估自适应放疗剂量的灵活性和精度,也为开展临床及科研工作提供了技术支持。     

应用CINE CT对PET数据进行衰减校正减少呼吸运动伪影的研究

目的:通过低剂量CINE CT形成PET衰减校正图,对18F-FDG显像中运动病灶的SUV值加以修正,以期获得可重复的SUV结果。方法:3例肝癌和28例肺癌患者在行常规PET/CT检查中存在较明显的运动伪影,随后对存在运动伪影区采集1个床位经低剂量CINE CT进行的衰减校正PET。将常规PET/CT与经CINE CT校正获得的PET图像中病灶的位置、形态、SUV进行比较分析。结果:CT与PET的病灶区错位融合的位置、SUV值可经CINE CT衰减校正加以修正。对两种方法配对样本t检验,P<0.01差异有显著的统计学意义。小病灶在运动条件下对PET/CT采集的影响,常规协议组高于CINE CT组。结论:应用低剂量CINE CT衰减校正PET影像,可有效改善PET/CT检查中CT与PET融合效果,减少病灶区SUV的呼吸运动干扰,对放化疗疗效评估及PET定量分析提供更优化的支持手段。