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1. 用于低剂量CT降噪的伪影感知生成对抗网络
韩泽芳, 张雄, 上官宏, 韩兴隆, 韩静, 奉刚, 崔学英
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (7): 2301-2310.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021040700
摘要233)   HTML9)    PDF (3473KB)(88)    收藏

近年来,生成对抗网络(GAN)用于低剂量CT(LDCT)伪影抑制表现出一定性能优势,已成为该领域新的研究热点。由于伪影分布不规律且与正常组织位置息息相关,现有GAN网络的降噪性能受限。针对上述问题,提出了一种基于伪影感知GAN的LDCT降噪算法。首先,设计了伪影方向感知生成器,该生成器在U型残差编解码结构的基础上增加了伪影方向感知子模块(ADSS),从而提高生成器对伪影方向特征的敏感度;其次,设计了注意力判别器(AttD)来提高对噪声伪影的鉴别能力;最后,设计了与网络功能相对应的损失函数,通过多种损失函数协同作用来提高网络的降噪性能。实验结果表明,与高频敏感GAN(HFSGAN)相比,该降噪算法的平均峰值信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)分别提升了4.9%和2.8%,伪影抑制效果良好。

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2. 基于卷积神经网络的时频域CT重建算法
李昆鹏, 张鹏程, 上官宏, 王燕玲, 杨婕, 桂志国
《计算机应用》唯一官方网站    2022, 42 (4): 1308-1316.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2021050876
摘要368)   HTML12)    PDF (3307KB)(141)    收藏

针对采用时域滤波器解析重建后图像存在伪影和图像细节丢失等问题,提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的时频域计算机断层扫描(CT)重建算法。首先,在频域中构建了基于卷积神经网络的滤波器网络,实现投影数据的频域滤波;其次,利用反投影操作算子对频域滤波后结果进行域转换得到重建图像;接着,在图像域构建网络对来自反投影层的图像进行处理;最后,在采用最小均方误差损失函数基础上引入多尺度结构相似度损失函数组成复合损失函数,减轻神经网络对结果图像的模糊效应,保留重建图像细节。图像域网络和投影域滤波网络联合作用,最终得到重建结果。在临床数据集上验证了所提算法的有效性,相较于滤波反投影(FBP)算法、全变分(TV)算法及图像域残差编解码CNN(RED-CNN)算法,当投影数目分别为180和90时,所提算法重建结果图像信噪比(PSNR)和结构相似度(SSIM)最高,且归一化均方根误差(NMSE)最小;当投影数目为360时,所提算法仅次于TV算法。实验结果表明,所提算法可以提高CT图像重建图像质量,是一种可行且有效的方法。

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3. 自适应加权全变分的低剂量CT统计迭代算法
何琳, 张权, 上官宏, 张文, 张鹏程, 刘祎, 桂志国
计算机应用    2016, 36 (10): 2916-2921.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.10.2916
摘要459)      PDF (888KB)(404)    收藏
针对低剂量计算机断层扫描(LDCT)重建图像时出现条形伪影和脉冲噪声的现象,提出一种自适应加权全变分的LDCT统计迭代重建算法。该算法克服了传统全变分(TV)算法在去除条形伪影的同时引入阶梯效应的缺点,把基于加权方差的加权因子与TV模型相结合提出自适应加权全变分模型,然后再把新模型应用到惩罚加权最小二乘(PWLS)重建算法中,这样就可以对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而取得噪声抑制和边缘保持的良好效果。采用Shepp-Logan模型和数字骨盆体模来验证算法的有效性,实验结果表明,所提算法的归一化均方距离和归一化平均绝对距离均比滤波反投影(FBP)、PWLS、惩罚加权最小二乘的中值先验(PWLS-MP)以及惩罚加权最小二乘的全变分(PWLS-TV)算法的值小,且可分别获得40.91 dB和42.25 dB的峰值信噪比。实验结果表明,该算法重建出的图像在有效去除条形伪影的同时对图像的边缘和细节起到很好的保护作用。
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4. 低剂量CT图像的自适应广义总变分降噪算法
何琳, 张权, 上官宏, 张芳, 张鹏程, 刘祎, 孙未雅, 桂志国
计算机应用    2016, 36 (1): 243-247.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2016.01.0243
摘要463)      PDF (796KB)(412)    收藏
针对低剂量计算机断层扫描(CT)重建图像时出现明显条形伪影的现象,提出一种自适应广义总变分(ATGV)降噪算法。该算法考虑了传统广义总变分(TGV)算法在降噪时模糊图像边缘信息的缺点,把可以有效区分图像平滑区和细节区的直觉模糊熵应用到传统TGV中,对图像的不同区域进行不同强度的去噪,从而达到保护图像细节的效果。该算法首先采用滤波反投影(FBP)算法得到低剂量CT重建图像;然后利用基于直觉模糊熵的边缘指示函数对传统TGV模型进行改进;最后用改进后的模型对重建图像进行降噪处理。采用Shepp-Logan模型和数字胸腔模型(thorax phantom)仿真低剂量CT重建图像来验证算法的有效性。实验结果表明,所提算法的归一化均方距离(NMSD)和归一化平均绝对距离(NAAD)均比总变分(TV)降噪算法和广义总变分(TGV)降噪算法小,且可分别获得26.90 dB和44.58 dB的峰值信噪比(PSNR)。该算法在去除条形伪影的同时可以较好地保持图像的边缘和细节信息。
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5. 基于相关系数和双向扩散结合的优质正电子发射断层重建算法
上官宏 刘祎 张权 桂志国
计算机应用    2014, 34 (5): 1482-1485.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2014.05.1482
摘要234)      PDF (752KB)(349)    收藏

在正电子发射断层成像(PET)中,传统迭代算法会造成重建图像细节信息丢失或目标边界模糊。为了解决上述问题,提出一种基于相关系数和双向扩散结合的优质中值先验(MP)重建算法。首先,引入特征因子相关系数来表征图像局部灰度统计信息,构造出结合相关系数的双向扩散模型;其次,考虑到双向模型对背景和边缘区别处理的优点,将新模型应用到中值先验分布的最大后验重建算法中,形成基于双向扩散的中值先验重建算法。实验结果表明,该算法在去除噪声的同时能够较好地保持图像中的目标边界信息,信噪比(SNR)和均方误差(RMSE)的变化也能直观体现重建图像质量的提高。

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6. 基于解剖非局部先验的模糊扩散PET重建算法
上官宏 刘祎 张权 桂志国
计算机应用    2013, 33 (09): 2627-2630.   DOI: 10.11772/j.issn.1001-9081.2013.09.2627
摘要747)      PDF (608KB)(397)    收藏
针对传统最大后验(MAP)算法出现阶梯伪影以及不能有效保持重建图像低梯度值处细节信息的问题,提出了一种基于解剖非局部先验的模糊扩散正电子发射计算机断层扫描(PET)重建算法。首先,对中值先验分布的MAP重建进行改进,在每次中值滤波前引入结合模糊函数的各向异性扩散滤波器;然后,采用模糊隶属度函数作为各向异性扩散过程的扩散系数,并结合解剖非局部先验来考虑图像的细节信息。仿真结果表明,与传统算法相比,该算法提高了信噪比(SNR),具有良好的抗噪性;同时视觉效果较好,图像边缘清晰,在抑制噪声和边缘保持方面取得了良好的折中。
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