非凸优化模型及算法在医学和遥感图像的应用研究
发布时间：2021-09-11 17:27
数字图像处理技术已被广泛地应用于各个科学领域。由于图像成像硬件设备的限制以及图像获取和传输的过程中由于内部电子元件和外界环境的影响,采集到的图像往往出现各种各样不同的不足,如图像中部分数据丢失,图像分辨率低,图像数据量太大等。这些都是前沿性的研究课题。本文以医学图像,多光谱和高光谱遥感图像数据为主线,围绕图像分割,图像修复,图像超分辨率重构及高光谱图像压缩感知问题,建立非凸优化模型,并设计相应问题的高效求解算法。本文的主要研究内容分为以下四个部分:1.图像分割:利用余弦函数表示传统活动轮廓模型的数据能量拟合,提出了一种基于部分图像复原的局部余弦拟合能量活动轮廓的模型,用于医学图像和合成图像的分割。该模型可以分割强度不均匀的合成图像并且提取图像中的感兴趣区域。此外,本研究利用离散的形式来描述模型,这样可以更方便地添加正则项来控制分割。最后,利用提出的改进算法对医学图像进行分割,得到三维可视化结果。实验结果表明,所提出的模型对不同类型的图像进行分割,分割结果都比较准确有效。2.卫星图像数据带状丢失的修复:2003年5月31日,Landsat-7卫星上增强型卫星专题制图仪Plus（ETM+）...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
X射线图像
第一章绪论3心脏，肺部等组织的成像。CT图像的灰度值在均匀组织区域出现一定的非均匀变化，即可能出现灰度值的偏差，此偏差即为噪声。噪声的强弱通常是由CT设备的辐射强度来决定的，即由探测器接收到的X射线噪声决定。辐射量强度越大，噪声越低。同时CT设备的成像重建算法也对噪声的大小有一定的影响。此外，CT诊断辐射剂量较普通X射线的辐射强度要大，因此孕妇通常不建议使用CT检查身体。图1-1X射线图像图1-2电子计算机断层扫描(CT)图像磁共振成像(MRI)：磁共振成像是利用人体中的电磁信号重建出人体的相关组织信息。磁共振成像技术不仅拥有其他断层成像技术所拥有的全部优点，而且其自身的优势也极为明显，例如MRI成像技术能够获得任意方向的断层扫描图像，通常这个成像特性其他成像设备并不具有，因此对于医学诊断更具有优势。磁共振成像设备不需要利用放射性物质来成像，因此这也使得磁共振成像技术对人体的损害相对较小，这样就能够多次成像而不伤害身体。磁共振成像能够获得丰富的人体组织信息，如血管，神经等。磁共振成像的图像也是以不同灰度显示不同结构的解剖和病理的断面图像。效果最佳的是颅脑，脊髓，心脏大动脉，关节骨骼，软组织等。但是MRI也有它自身的缺点。由于电磁成像的自身限制因此成像结果空间分辨率相对较低，而且含有噪声，另外价格比较昂贵，扫描时间相对较长，伪影也较CT多。同时由于扫描时间过长，对于运动组织成像如心脏，胃部等，成像效果一般。同时对于骨骼等人体组织MRI图像相对于CT成像结果也不理想，即MRI技术对骨骼等组织不敏感。虽然一些器官检查比CT优越，但体内留有金属物品者不宜接受MRI；虽然MRI对人体损害较小，但是依然存在不利影响，因此怀孕12周以内者的孕妇不推荐进行MRI设备检查。
娜巳翰荒芙?蠱RI设备检查。超声成像(US)：超声医学成像是声学，医学，光学及电子学相结合的成像技术。US成像系统是利用超声波束对人体组织进行扫描，通过人体组织的相应回声反射来判断人体组织的健康情况。这种成像方式是目前最简单最无害的成像技术之一。超声医学具有医，理，工等多学科结合的特点，在预防，诊断，治疗疾病中有很高的价值。超声成像常用来判断脏器的位置，大小，形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在心血管系统，消化系统，泌尿系统的应用十分广泛。图1-3磁共振(MRI)成像图1-4超声扫描(US)成像最常用的超声仪器是B型超声成像仪，即超声切面成像仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声束所扫描的切面，生成二维图像。近年来，超声成像技术不断发展，如灰度显示和彩色显示，实时成像，超声全息摄影，穿透式超声成像，超声计并机断层圾影，体腔内超声成像等。虽然超声医学成像对人体的损害是最小的，但是超声图像的存在着常见的图像伪影对图像质量产生影响，如多次反射，多次内部混响，切片厚度伪像，旁瓣伪像，声影，折射声影等。随着电子学的进步，超声医学图像在临床上得到日益广泛的应用，对心脏疾病，周围血管疾患实质器官的血流灌注，小器官血流供应，占位性病变供血情况及胎儿血液循环的检查上具有重大的应用价值。血管造影成像(DSA)：血管造影通常指数字减影血管造影技术，是利用计算机处理数字化的影像信息，以消除骨骼和软组织影像，使血管清晰显示的技术。血管造影是一种显影剂注射的时时成像方法，即将血管造影剂注入血管里，利用X射
本文编号：3393415
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：149 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
X射线图像
第一章绪论3心脏，肺部等组织的成像。CT图像的灰度值在均匀组织区域出现一定的非均匀变化，即可能出现灰度值的偏差，此偏差即为噪声。噪声的强弱通常是由CT设备的辐射强度来决定的，即由探测器接收到的X射线噪声决定。辐射量强度越大，噪声越低。同时CT设备的成像重建算法也对噪声的大小有一定的影响。此外，CT诊断辐射剂量较普通X射线的辐射强度要大，因此孕妇通常不建议使用CT检查身体。图1-1X射线图像图1-2电子计算机断层扫描(CT)图像磁共振成像(MRI)：磁共振成像是利用人体中的电磁信号重建出人体的相关组织信息。磁共振成像技术不仅拥有其他断层成像技术所拥有的全部优点，而且其自身的优势也极为明显，例如MRI成像技术能够获得任意方向的断层扫描图像，通常这个成像特性其他成像设备并不具有，因此对于医学诊断更具有优势。磁共振成像设备不需要利用放射性物质来成像，因此这也使得磁共振成像技术对人体的损害相对较小，这样就能够多次成像而不伤害身体。磁共振成像能够获得丰富的人体组织信息，如血管，神经等。磁共振成像的图像也是以不同灰度显示不同结构的解剖和病理的断面图像。效果最佳的是颅脑，脊髓，心脏大动脉，关节骨骼，软组织等。但是MRI也有它自身的缺点。由于电磁成像的自身限制因此成像结果空间分辨率相对较低，而且含有噪声，另外价格比较昂贵，扫描时间相对较长，伪影也较CT多。同时由于扫描时间过长，对于运动组织成像如心脏，胃部等，成像效果一般。同时对于骨骼等人体组织MRI图像相对于CT成像结果也不理想，即MRI技术对骨骼等组织不敏感。虽然一些器官检查比CT优越，但体内留有金属物品者不宜接受MRI；虽然MRI对人体损害较小，但是依然存在不利影响，因此怀孕12周以内者的孕妇不推荐进行MRI设备检查。
娜巳翰荒芙?蠱RI设备检查。超声成像(US)：超声医学成像是声学，医学，光学及电子学相结合的成像技术。US成像系统是利用超声波束对人体组织进行扫描，通过人体组织的相应回声反射来判断人体组织的健康情况。这种成像方式是目前最简单最无害的成像技术之一。超声医学具有医，理，工等多学科结合的特点，在预防，诊断，治疗疾病中有很高的价值。超声成像常用来判断脏器的位置，大小，形态，确定病灶的范围和物理性质，提供一些腺体组织的解剖图，鉴别胎儿的正常与异常，在心血管系统，消化系统，泌尿系统的应用十分广泛。图1-3磁共振(MRI)成像图1-4超声扫描(US)成像最常用的超声仪器是B型超声成像仪，即超声切面成像仪，简称“B超”。是以亮度不同的光点表示接收信号的强弱，在探头沿水平位置移动时，显示屏上的光点也沿水平方向同步移动，将光点轨迹连成超声束所扫描的切面，生成二维图像。近年来，超声成像技术不断发展，如灰度显示和彩色显示，实时成像，超声全息摄影，穿透式超声成像，超声计并机断层圾影，体腔内超声成像等。虽然超声医学成像对人体的损害是最小的，但是超声图像的存在着常见的图像伪影对图像质量产生影响，如多次反射，多次内部混响，切片厚度伪像，旁瓣伪像，声影，折射声影等。随着电子学的进步，超声医学图像在临床上得到日益广泛的应用，对心脏疾病，周围血管疾患实质器官的血流灌注，小器官血流供应，占位性病变供血情况及胎儿血液循环的检查上具有重大的应用价值。血管造影成像(DSA)：血管造影通常指数字减影血管造影技术，是利用计算机处理数字化的影像信息，以消除骨骼和软组织影像，使血管清晰显示的技术。血管造影是一种显影剂注射的时时成像方法，即将血管造影剂注入血管里，利用X射
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