基于无监督聚类的切伦科夫发光断层成像算法研究

发布时间：2023-08-06 08:06

　　切伦科夫发光断层成像(Cerenkov Luminescence Tomography,CLT)技术是近年来新兴的光学分子影像技术之一。CLT技术基于切伦科夫辐射进行成像,但切伦科夫辐射并非同位素衰变的直接产物,导致其强度值很低,且在生物组织中传输过程复杂,这些因素导致重建过程较为困难,重建位置与真实目标存在偏差,因此在大范围临床应用中受到了限制。本文使用无监督聚类方法,针对CLT技术所面临的单视图重建困难,以及重建结果存在伪影与噪声这两大问题进行了一定的探讨与研究,具体工作如下:(1)针对单视图CLT重建困难,重建精度较差这一问题,提出了一种新型CLT重建框架。该框架基于模糊C均值聚类算法和迭代收缩可行域策略,以每一次的重建节点能量值作为聚类特征值,将每一次的重建结果进行聚类,保留光源信息,去除无用信息,将其作为下一次的目标可行区域。在文中设计进行了多种模拟实验与真实仿体实验,证明了该方法的可靠性、准确性和稳定性,可以有效提升单视图重建的质量。(2)针对CLT重建结果中存在伪影与噪声的问题,提出了一种基于人工神经网络的CLT处理方法。该方法应用自动编码器神经网络,结合模糊数集合概念与...

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 光学分子影像技术及其发展
        1.2.1 光在生物组织中的传输过程
        1.2.2 光学分子影像技术研究现状
    1.3 本文的主要工作与章节安排
第二章 切伦科夫发光断层成像技术
    2.1 引言
    2.2 切伦科夫辐射的产生机理及其特性
    2.3 切伦科夫发光成像的研究现状
    2.4 切伦科夫发光断层成像技术的发展
    2.5 切伦科夫发光断层成像技术的数学原理
        2.5.1 辐射传输方程与扩散近似
        2.5.2 重建过程
    2.6 本章小结
第三章 基于模糊C均值聚类的新型单视图切伦科夫发光断层成像方法
    3.1 引言
    3.2 结合FCM聚类的可行域迭代收缩算法
        3.2.1 模糊C均值算法
        3.2.2 基于FCM聚类的CLT重建框架
    3.3 实验与结果分析
        3.3.1 非匀质圆柱体模拟实验
        3.3.2 物理实验
    3.4 本章小结
第四章 基于模糊人工神经网络的切伦科夫发光断层成像结果处理方法
    4.1 引言
    4.2 理论与方法
        4.2.1 重建结果处理方法流程
        4.2.2 数据处理
        4.2.3 特征提取
        4.2.4 聚类
    4.3 实验与结果分析
        4.3.1 数字鼠模拟实验
        4.3.2 物理仿体实验
    4.4 本章小结
总结与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢



本文编号：3839376