PET图像边缘保留去噪方法研究

发布时间：2017-04-10 15:08

  本文关键词：PET图像边缘保留去噪方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：恶性肿瘤已经成为导致死亡的主要原因之一,而计算机断层扫描(Computed Tomography, CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)、正电子发射断层扫描(Positron Emission Tomography, PET)等影像可为肿瘤诊断、分期、放疗计划和疗效评估提供科学依据。PET功能影像能够反映人体的新陈代谢、生理生化过程,在肿瘤诊疗中的作用不可替代,但PET影像噪声很大。本文针对PET影像及其噪声分布特点,提出了一种多方向几何非线性扩散滤波(Multi-Directional Geometric Nonlinear Diffusion Filtering,MD-GNLDF)去噪方法和一种非局部几何非线性扩散滤波(NonLocal Geometric Nonlinear Diffusion Filtering,NL-GNLDF)去噪方法,具体情况如下：(1)几何非线性扩散滤波(Geometric Nonlinear Diffusion Filtering,GNLDF)仅考虑了影像水平方向和竖直方向上的边缘信息,但边缘方向实际上是多变的。本文对噪声像素点和边缘像素点模型进行了深入的分析,提出了多方向几何非线性扩散滤波器。根据像素8-邻域方向梯度幅值之间的差异大小判断像素点是边缘点还是噪声点。若是噪声点,则按照水平、竖直、主副对角线四个方向进行扩散；若是边缘点,则仅沿该点边缘方向进行GNLDF扩散。我们发现：与GNLDF相比,多方向几何非线性扩散图像去噪方法在峰值信噪比(Peak Signal Noise Ratio, PSNR)方面提高1.56dB以上,均方根误差(Root Mean Square Error, RMSE)降低0.001以上,而图像增强因子(Image Enhancement Factor, IEF)提高2.37以上。(2) GNLDF用于CT时能获得较好的去噪效果,但用于PET影像去噪时会出现块状现象。NL-GNLDF首先计算PET影像的几何非线性扩散系数,然后对该扩散系数进行非局部邻域加权平均,最后,用非局部加权平均后的扩散系数对PET影像进行几何非线性扩散滤波。通过对几何非线性扩散系数的非局部邻域加权平均,不仅能够消除GNLDF的块状现象,而且能够较大地提高各项影像性能指标,增强图像视觉效果。事实上,与PURE-LET相比,使用非局部几何非线性扩散方法进行PET去噪实验,PSNR提高约1.2dB,RMSE降低约0.00064以上,结构相似度(Structural Similarity Index Measure, SSIM)提高大约0.0051以上,IEF则能够提高2.7以上。
【关键词】：图像去噪 PET 泊松噪声 PURE-LET GNLDF 各向异性扩散滤波器 非线性扩散滤波器
【学位授予单位】：湖南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R817;TP391.41
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-12
• 第1章 绪论12-21
• 1.1 研究背景及意义12-15
• 1.2 研究现状15-19
• 1.3 研究内容及安排19-21
• 第2章 边缘保留图像去噪方法概述21-32
• 2.1 引言21-22
• 2.2 泊松-高斯噪声模型变换22
• 2.3 变换域去噪方法22-26
• 2.3.1 阈值法23-24
• 2.3.2 系数相关法24-26
• 2.4 时域去噪方法26-31
• 2.4.1 各向异性扩散滤波器26-28
• 2.4.2 全变差滤波器28
• 2.4.3 双边滤波器28-30
• 2.4.4 非局部均值滤波器30-31
• 2.5 本章小结31-32
• 第3章 几何非线性扩散图像去噪原理32-40
• 3.1 引言32
• 3.2 各向异性扩散图像去噪改进方法32-37
• 3.2.1 Catte模型32-33
• 3.2.2 FPED模型33
• 3.2.3 AMD模型33-35
• 3.2.4 FAB模型35
• 3.2.5 KAD模型35-36
• 3.2.6 梯度阈值参数k的估计36-37
• 3.3 几何非线性扩散图像去噪原理37-39
• 3.4 本章小结39-40
• 第4章 多方向几何非线性扩散图像去噪方法40-53
• 4.1 引言40
• 4.2 多方向几何非线性扩散图像去噪方法40-42
• 4.2.1 多方向GNLDF噪声和边缘点特征41-42
• 4.2.2 多方向GNLDF算法42
• 4.3 常用的图像质量评价指标42-44
• 4.3.1 峰值信噪比43
• 4.3.2 均方根误差43
• 4.3.3 结构相似性43-44
• 4.3.4 图像增强因子44
• 4.4 实验结果对比与分析44-52
• 4.5 本章小结52-53
• 第5章 非局部几何非线性扩散PET去噪方法53-63
• 5.1 引言53-54
• 5.2 非局部的几何非线性扩散滤波器54-56
• 5.2.1 PET影像的非局部性54-55
• 5.2.2 PURE-LET算法原理55-56
• 5.2.3 NL-GNLDF主要思想和实现过程56
• 5.3 NL-GNLDF、MD-GNLDF和GNLDF对比实验结果分析56-58
• 5.4 与GNLDF、NLM和PURE-LET对比实验结果与分析58-61
• 5.5 本章小结61-63
• 总结与展望63-65
• 参考文献65-72
• 致谢72-73
• 附录A 硕士阶段本人发表的论文73-74
• 附录B 硕士阶段本人参与的项目74

  本文关键词：PET图像边缘保留去噪方法研究，由笔耕文化传播整理发布。

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本文编号：296958