基于先验知识和MRF随机场模型的医学图像弹性配准方法 被引量：5

1

作者 刘新刚 陈武凡 陈光杰 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第2期151-157,共7页

本研究提出了一种新的基于先验知识的弹性配准算法,首次把马尔可夫模型应用于图像的弹性配准方面。为了把关于变形场的先验知识融合到弹性配准过程中,本研究以马尔可夫随机场模型作为理论框架,以B样条为基函数来构造弹性变形模型,以弹... 本研究提出了一种新的基于先验知识的弹性配准算法,首次把马尔可夫模型应用于图像的弹性配准方面。为了把关于变形场的先验知识融合到弹性配准过程中,本研究以马尔可夫随机场模型作为理论框架,以B样条为基函数来构造弹性变形模型,以弹性模型的B样条系数作为待估参数,以原图像和变形图像作为已知条件,把弹性变形模型和关于变形场的先验知识有机的融合到了马尔可夫随机场模型中,实现了一种基于变形场先验知识的弹性配准算法。这种新算法因为有变形场的先验知识,所以可以得到更好配准结果。本研究以变形场的平滑作为先验知识,可以有效改善局部极值的状况,提高算法的可靠性和鲁棒性。本研究分别对2D和3D图像进行了试验,试验结果证明了这种算法的有效性。 展开更多

关键词 马尔可夫随机场 弹性配准 先验知识 B样条

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基于最大互信息量熵差分割的CT金属伪影消除 被引量：13

2

作者 马建华 陈武凡 +2 位作者 黄静 杨迪 毕一鸣 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第8期1779-1783,共5页

本文作者提出一种基于图像最大互信息量熵差分割的CT金属伪影消除算法.新算法首先利用各向异性高斯滤波对原始CT图像进行预处理,以抑制CT图像中的部分噪声和伪影;其后配合最大互信息量熵差分割算法,对预处理CT图像进行自适应多目标分割... 本文作者提出一种基于图像最大互信息量熵差分割的CT金属伪影消除算法.新算法首先利用各向异性高斯滤波对原始CT图像进行预处理,以抑制CT图像中的部分噪声和伪影;其后配合最大互信息量熵差分割算法,对预处理CT图像进行自适应多目标分割;接着通过对分割后的金属物图像及由金属引起的伪影进行正向投影,得到金属物的投影数据,并将此投影数据与原始CT图像的正向投影数据做"与"运算,以获取金属物投影在投影空间内的索引函数,再将原始CT投影数据减除金属物对应的投影数据部分,利用索引函数完成原始CT投影数据中的反馈式插值处理,得到修正的投影数据;最后对修正的投影数据采用滤波反投影完成CT图像重建.实验表明,本文算法对含有金属伪影的真实体模CT图像和临床CT图像的伪影消除均有尚佳表现. 展开更多

关键词 CT金属伪影 各向异性高斯滤波器 最大互信息量分割算法 反馈式插值算法

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迫近算子在MR图像快速重建中的应用研究 被引量：3

3

作者 李本星 曹宝香 马建华 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第12期2827-2831,共5页

将迫近算子用于求解基于压缩感知理论的磁共振图像快速重建模型,得到了一个高效的迭代重建算法.将该算法用于部分K空间数据重建,并就算法对噪声的敏感性及算法对迭代初值的依赖性进行了仿真实验.实验结果表明,算法对噪声不敏感,对初值... 将迫近算子用于求解基于压缩感知理论的磁共振图像快速重建模型,得到了一个高效的迭代重建算法.将该算法用于部分K空间数据重建,并就算法对噪声的敏感性及算法对迭代初值的依赖性进行了仿真实验.实验结果表明,算法对噪声不敏感,对初值也没有显著的依赖性,该算法可由极少量K空间数据重建出高质量的MR图像. 展开更多

关键词 磁共振成像 图像 重建 迫近算子 压缩感知

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基于标准剂量CT图像非局部权值先验的低剂量图像恢复 被引量：14

4

作者 毕一鸣 马建华 +3 位作者 路利军 刘楠 黄静 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第5期1146-1151,共6页

本文提出一种基于标准剂量CT图像非局部权值先验的低剂量图像恢复方法,该方法首先将先前标准剂量图像与低剂量CT图像配准,并对低剂量CT图像进行预处理以抑制部分噪声,随后利用非局部均值的思想计算配准后的先前标准剂量CT图像的权值矩阵... 本文提出一种基于标准剂量CT图像非局部权值先验的低剂量图像恢复方法,该方法首先将先前标准剂量图像与低剂量CT图像配准,并对低剂量CT图像进行预处理以抑制部分噪声,随后利用非局部均值的思想计算配准后的先前标准剂量CT图像的权值矩阵,基于该权值矩阵对预处理后的低剂量CT图像进行加权均值滤波.仿真实验和临床脑灌注数据实验表明,本文方法在消除低剂量CT图像噪声和伪影的同时,还可提升图像分辨率,对临床脑灌注CT扫描的疾病诊断中尤为有效. 展开更多

关键词 低剂量CT 图像恢复 非局部权值先验 重复CT扫描

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基于投影数据非单调性全变分恢复的低剂量CT重建 被引量：12

5

作者 钱姗姗 黄静 +5 位作者 马建华 张华 刘楠 张喜乐 冯前进 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第7期1702-1707,共6页

为获取低剂量CT图像的优质重建,本文提出一种基于投影数据非单调性全变分恢复的低剂量CT重建方法.新方法首先通过非线性Anscombe变换将满足Poisson分布的投影数据转化为近似Gaussian分布,其后对变换后的Gaussian型数据进行非单调性全变... 为获取低剂量CT图像的优质重建,本文提出一种基于投影数据非单调性全变分恢复的低剂量CT重建方法.新方法首先通过非线性Anscombe变换将满足Poisson分布的投影数据转化为近似Gaussian分布,其后对变换后的Gaussian型数据进行非单调性全变分最小化算法(Nonmonotone Total Variation Minimization,NTVM)滤波,最后对Anscombe逆变换数据实现传统的滤波反投影(Filtered Back Projection,FBP)CT重建.仿真和临床低剂量CT重建实验表明,本文方法在噪声清除、伪影抑制和缩短重建时间等方面均有上佳表现. 展开更多

关键词 低剂量CT 非单调性全变分 Anscombe变换 投影数据恢复

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磁共振成像PROPELLER数据网格化中的采样密度补偿新算法 被引量：5

6

作者 冯衍秋 陈武凡 +2 位作者 颜刚 黄鑫 陈阳 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第4期766-768,共3页

PROPELLER磁共振数据的重建是一个典型的K空间非笛卡尔采样数据的重建问题.由于现有网格化重建算法中的密度补偿需要计算每个采样点的密度补偿系数,须对非笛卡尔分布的数据进行卷积运算,给定N采样点,该卷积运算需要N×N/2次距离运算... PROPELLER磁共振数据的重建是一个典型的K空间非笛卡尔采样数据的重建问题.由于现有网格化重建算法中的密度补偿需要计算每个采样点的密度补偿系数,须对非笛卡尔分布的数据进行卷积运算,给定N采样点,该卷积运算需要N×N/2次距离运算,由于PROPELLER采集的数据量N很大,计算耗时非常长.本文提出PRO-PELLER数据网格化重建中的密度补偿新算法,通过基于网格化分量全为1的向量来计算在均匀网格点上的采样密度分布值进而加以补偿,使得算法复杂度大大下降.实验表明,本文算法比现有算法的运行时间缩短400多倍,而重建质量与原有算法基本相同. 展开更多

关键词 磁共振成像 PROPELLER 网格化重建 密度补偿

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基于解剖自适应的非局部先验贝叶斯PET图像重建 被引量：2

7

作者 路利军 马建华 +3 位作者 黄静 毕一鸣 刘楠 陈武凡 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第3期326-332,共7页

将配准的解剖图像作为先验信息指导PET图像重建已有广泛的研究。基于非局部均值(nonlocal means)滤波和解剖图像的区域信息,提出一种解剖自适应的非局部先验(anatomically adaptive nonlocal prior,AANLP)模型。新模型中的信息来自一个... 将配准的解剖图像作为先验信息指导PET图像重建已有广泛的研究。基于非局部均值(nonlocal means)滤波和解剖图像的区域信息,提出一种解剖自适应的非局部先验(anatomically adaptive nonlocal prior,AANLP)模型。新模型中的信息来自一个较大的非局部邻域内灰度值的加权差,其权值通过计算两个像素的相似性获得。权值参数通过利用解剖图像的区域信息进行自适应迭代估计。在PET图像的重建过程中,AANLP模型自适应地用于每一个解剖区域。构建两步式重建策略,用于图像重建和参数估计。仿真数据重建结果表明,AANLP具有很好的保持边缘效果,并且能鲁棒地产生最高的病灶对比度。 展开更多

关键词 最大后验重建 解剖自适应的非局部先验 非局部先验 解剖先验

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采用MRF二次混合多阶先验的PET图像的贝叶斯重建 被引量：1

8

作者 陈阳 陈武凡 +2 位作者 冯衍秋 冯前进 马建华 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第1期83-88,93,共7页

在正电子发射成像(PET)中,很多方法被用来抑制重建图像中的噪声效果,其中。在所有方法中,贝叶斯重建或者最大化后验估计的方法被证明具有在重建图像质量方面相对于其他方法的优越性。基于贝叶斯重建,本研究提出了一种应用于贝叶斯重建... 在正电子发射成像(PET)中,很多方法被用来抑制重建图像中的噪声效果,其中。在所有方法中,贝叶斯重建或者最大化后验估计的方法被证明具有在重建图像质量方面相对于其他方法的优越性。基于贝叶斯重建,本研究提出了一种应用于贝叶斯重建中新的综合了二次一阶先验和二次二阶先验的马尔可夫随机场混合多阶先验。基于不同阶数的二次平滑先验的自身的不同性质,该新先验的设计的目的是实现自适应的发挥这些算子的作用。该混合先验能够保持其先验能量函数凸性,从而保证整体目标贝叶斯后验能量函数的凹性。模拟实验和实验结果的比较证明了对于PET重建,该先验在抑制背景噪声和保持边缘方面均具有很好的表现。 展开更多

关键词 贝叶斯重建 正电子发射成像 二次混合多阶先验 马尔可夫随机场 最大似然-期望最大法

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基于广义Gibbs先验的优质PET成像 被引量：1

9

作者 黄静 马建华 +2 位作者 路利军 毕一鸣 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期899-903,共5页

最大后验方法(Maximum A Posteriori,MAP)已经广泛应用于解决图像重建中的病态问题,正电子发射成像(Positron Emission Tomography,PET)便是其中之一.本文基于MAP方法,针对PET成像提出一新的基于图像相似结构信息的广义Gibbs先验形式,... 最大后验方法(Maximum A Posteriori,MAP)已经广泛应用于解决图像重建中的病态问题,正电子发射成像(Positron Emission Tomography,PET)便是其中之一.本文基于MAP方法,针对PET成像提出一新的基于图像相似结构信息的广义Gibbs先验形式,新先验能在有效地抑制噪声的同时,鲁棒地保持锐利的边缘信息.但由于新先验的引入,使得重建模型的求解趋于复杂.为解决模型解的收敛性问题,我们提出两步式的局部线化优化迭代重建策略,并结合抛物线替代坐标上升(Paraboloidal Surrogate Coordinate Ascent,PSCA)算法进行求解.新算法分别对PET模拟数据和真实数据进行重建实验,结果表明本文提出的基于广义Gibbs先验的PET成像可以获得优质的重建图像. 展开更多

关键词 正电子发射成像 最大后验重建 传统Gibbs先验 广义Gibbs先验

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基于全变分α散度最小化的PET优质重建 被引量：1

10

作者 田玲玲 黄静 +6 位作者 马建华 路利军 边兆英 张华 高杨 喻高航 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第6期1263-1268,共6页

为了获得优质的PET成像,本文提出一种基于全变分阿尔法散度最小化的PET重建新方法.新方法通过引入阿尔法散度度量投影数据和估计值之间的偏差;通过增加全变分正则化修正阿尔法散度最小化解的一致性.针对新构建的PET重建目标函数的求解,... 为了获得优质的PET成像,本文提出一种基于全变分阿尔法散度最小化的PET重建新方法.新方法通过引入阿尔法散度度量投影数据和估计值之间的偏差;通过增加全变分正则化修正阿尔法散度最小化解的一致性.针对新构建的PET重建目标函数的求解,本文提出一种基于次梯度理论的交替式迭代策略,期间运用自适应非单调线性搜索来保证算法的收敛性.仿真和临床PET数据实验表明,本文方法在噪声抑制和边缘保持方面均优于传统的PET重建方法. 展开更多

关键词 正电子发射成像 阿尔法散度 全变分 自适应非单调线性搜索

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PROPELLER磁共振成像数据重建中的仿射运动校正新算法 被引量：1

11

作者 冯衍秋 刘小武 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第4期904-909,共6页

PROPELLER(Periodically Rotated Overlapping ParallEL Lines with Enhanced Reconstruction)磁共振成像方法对刚性运动伪影的消除效果非常显著,已经在头部磁共振成像中获得了成功应用.但是刚性运动一般仅存在于头部成像中,人体其它部... PROPELLER(Periodically Rotated Overlapping ParallEL Lines with Enhanced Reconstruction)磁共振成像方法对刚性运动伪影的消除效果非常显著,已经在头部磁共振成像中获得了成功应用.但是刚性运动一般仅存在于头部成像中,人体其它部位成像往往伴随着不同程度的软组织拉伸变形.对于这种软组织变形必须基于非刚性运动模型才能准确地进行描述并加以校正.本文将PROPELLER采样中的每个k-空间条经过傅立叶逆变换重建得到临时图像,通过基于仿射运动模型的图像配准算法获得非刚性运动信息,然后根据仿射变换的频域性质,对PROPELLER采样中的每个k-空间条进行校正,最后经网格化重建得到最终图像.仿真实验与真实数据实验表明,相对于现有的PROPELLER重建算法,本文所提算法对于刚性运动与仿射运动造成的伪影均具有很好的校正效果. 展开更多

关键词 磁共振成像 PROPELLER 运动伪影校正 仿射变换

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带偏场校正和邻域约束的快速MR脑组织分割新方法 被引量：1

12

作者 李伟 陈武凡 《电子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期1784-1790,1797,共8页

由于部分容积效应(PVE)、图像的偏场(INU)和噪声的存在,脑组织磁共振(MR)图像自动准确的分割是一项具有挑战性的任务.本文提出了一个准确度高并快速鲁棒的二维(2D)和三维(3D)分割算法来将脑部MR图象分割为白质(WM)、灰质(GM)和脑脊液(C... 由于部分容积效应(PVE)、图像的偏场(INU)和噪声的存在,脑组织磁共振(MR)图像自动准确的分割是一项具有挑战性的任务.本文提出了一个准确度高并快速鲁棒的二维(2D)和三维(3D)分割算法来将脑部MR图象分割为白质(WM)、灰质(GM)和脑脊液(CSF)三种主要的解剖组织类型.该算法在标准模糊C-均值算法(FCM)的基础上提出了一个新的目标函数,包含偏场校正和邻域约束.在该算法中,采用参数模型表示INU,并且一个类似马尔可夫随机场(MRF)的邻域约束来表示脑组织空间分布一致性信息.本文给出了该算法的模拟和真实脑MR图像的分割结果,同时与其它算法进行了比较.比较结果显示该算法具有较高的准确度和较快的收敛速度. 展开更多

关键词 图像分割 偏场校正 邻域约束 模糊聚类 脑组织

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定量超声成像评价骨性关节炎软骨成分含量与超声参数值的相关性 被引量：3

13

作者 杨依依 王青 +3 位作者 黄庆华 张文静 冯前进 陈武凡 《中国医学影像学杂志》 CSCD 北大核心 2013年第2期126-129,共4页

目的应用定量超声成像测量骨性关节炎软骨的超声参数,并分析其与蛋白多糖和胶原蛋白含量的相关性。资料与方法将21块表面光滑无损伤的猪髌骨关节软骨样本随机平均分为3组:正常组不做任何处理;胰蛋白酶消化组(Trypsin组)在0.25%胰蛋白酶... 目的应用定量超声成像测量骨性关节炎软骨的超声参数,并分析其与蛋白多糖和胶原蛋白含量的相关性。资料与方法将21块表面光滑无损伤的猪髌骨关节软骨样本随机平均分为3组:正常组不做任何处理;胰蛋白酶消化组(Trypsin组)在0.25%胰蛋白酶溶液中浸泡4h,以消化软骨组织内的蛋白多糖;胶原蛋白酶消化组(Collagenase组)在30U/ml胶原蛋白酶溶液中浸泡24h,以消化组织中的胶原蛋白,从而建立经酶退化的软骨离体退化模型来模拟自然骨性关节炎软骨的退化。采用中心频率为10MHz的超声系统依次扫描3组样本,计算软骨表面的超声参数:粗糙度系数(URI)、反射系数(RC)。结果与正常组URI[(9.56±2.44)μm]相比,Trypsin组URI[(43.68±10.33)μm]显著增大(P<0.01), Collagenase组URI[(54.40±10.92)μm]亦显著增大(P<0.01),但两消化组间差异无统计学意义(P>0.05);而Trypsin组RC([4.20±0.75)%]与Collagenase组RC([2.934±0.57)%]均显著小于正常组[(7.274±2.44)%](P<0.01),且两消化组间差异有统计学意义(P<0.05)。结论定量超声成像所分析的软骨表面超声参数URI和RC可以评估退化软骨中蛋白多糖和胶原蛋白成分的缺失情况。 展开更多

关键词 骨关节炎 软骨 关节 蛋白聚糖类 胶原 超声检查

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一种在永磁MRI系统上利用混合PRF/T_1的改进测温方法

14

作者 王雷 李璟 +3 位作者 朱剑锋 钟智辉 陈武凡 冯衍秋 《中国生物医学工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第2期161-168,共8页

研究基于混合PRF/T1的测温方法,以提高永磁MRI温度测量的准确度与可靠性。用琼脂凝胶仿真肝脏组织制作体模,将体模放在水浴中加热到65℃,然后置于0.3T永磁MRI系统用翻转角为40°与75°的梯度回波序列进行交替连续扫描,在降温中... 研究基于混合PRF/T1的测温方法,以提高永磁MRI温度测量的准确度与可靠性。用琼脂凝胶仿真肝脏组织制作体模,将体模放在水浴中加热到65℃,然后置于0.3T永磁MRI系统用翻转角为40°与75°的梯度回波序列进行交替连续扫描,在降温中温度每下降1℃采集一次数据直到36℃。对所采集数据,分别用质子共振频率(PRF)方法、水质子纵向弛豫时间(T1)方法、改进的混合PRF/T1方法计算温度变化,并以酒精温度计测温结果作为参考。比较这3种方法的测温准确度,3 d内分别进行3次测温实验,用3次实验结果的变异系数(COV)评价测温方法可重复性。结果表明,仅用PRF或T1方法的测温误差为±6℃,而改进的混合PRF/T1方法的测温误差为±3℃。PRF方法的COV=3.12%,T1方法的COV=7.53%,改进的混合PRF/T1方法的COV=2.63%。在永磁MRI系统上采用改进的混合PRF/T1方法比单一用PRF或T1方法的测温准度高且可重复性好,可以更好的满足肿瘤热消融对温度监控的需求。 展开更多

关键词 MRI测温 质子共振频率 T1测量 混合PRF T1

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