ISSN 1004-4140
CN 11-3017/P

基于ASD-POCS框架的高阶TpV图像重建算法

闫慧文, 乔志伟

闫慧文, 乔志伟. 基于ASD-POCS框架的高阶TpV图像重建算法[J]. CT理论与应用研究, 2021, 30(3): 279-289. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.03.01
引用本文: 闫慧文, 乔志伟. 基于ASD-POCS框架的高阶TpV图像重建算法[J]. CT理论与应用研究, 2021, 30(3): 279-289. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.03.01
YAN Huiwen, QIAO Zhiwei. High Order TpV Image Reconstruction Algorithms Based on ASD-POCS Framework[J]. CT Theory and Applications, 2021, 30(3): 279-289. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.03.01
Citation: YAN Huiwen, QIAO Zhiwei. High Order TpV Image Reconstruction Algorithms Based on ASD-POCS Framework[J]. CT Theory and Applications, 2021, 30(3): 279-289. DOI: 10.15953/j.1004-4140.2021.30.03.01

基于ASD-POCS框架的高阶TpV图像重建算法

基金项目: 

国家自然科学基金面上项目(62071281);山西省重点研发计划(201803D421012);山西省留学人员科技活动项目(RSC1622);山西省回国留学人员科研资助项目(2020-008)。

详细信息
    作者简介:

    闫慧文,女,山西大学计算机科学与技术专业硕士研究生,主要从事医学图像重建、图像处理等方面的研究,E-mail:578705307@qq.com;乔志伟*,男,博士,山西大学计算机与信息技术学院教授、博士生导师,主要从事电子顺磁共振成像、图像重建算法、高性能计算等方面的研究,E-mail:zqiao@sxu.edu.cn。

  • 中图分类号: O242;TP391.41

High Order TpV Image Reconstruction Algorithms Based on ASD-POCS Framework

  • 摘要: 总变差(TV)最小化模型目前已广泛应用于图像重建领域,其通过最小化一阶图像梯度大小变换的L1范数实现,能在稀疏投影采集下得到精确的重构。然而,TV模型是基于分段平滑的图像的假设提出的,有时会产生阶梯效应。研究发现,高阶总变差(HOTV)模型可以有效压制阶梯效应,提高重建精度。此外,TpV模型使用Lp范数来逼近L0范数,有望进一步提高稀疏重建能力。鉴于此,本文将HOTV模型与TpV模型结合,提出一种新的高阶TpV (HOTpV)重建模型,采用自适应梯度下降-投影到凸集(ASD-POCS)算法进行求解,分别在理想和有噪声条件下对灰度渐变仿真模体以及真实CT图像仿真模体进行稀疏重建实验。实验结果显示,相比于TV、TpV以及HOTV三种重建模型,HOTpV能得到精度最高的图像。
    Abstract: Total variation(TV) minimization model has been widely used in the field of image reconstruction. It can achieve accurate reconstruction under sparse projection acquisition by minimizing L1 norm of first-order image gradient size transformation. However, the TV model is based on the assumption of segmented smooth image, which sometimes leads to staircase effect. Researches show that the high-order Total Variation(HOTV) model can suppress the staircase effect effectively and improve the reconstruction accuracy. In addition, total p-variation(TpV, 0 < p ≤ 1) model uses Lpnorm to approximate L0 norm, which is expected to further improve the sparse reconstruction ability. In view of this, this paper combines HOTV model with TpV model, a new high-order TpV(HOTpV) reconstruction model is proposed, which is solved by adaptive steepest descent-projection onto convex sets(ASD-POCS) algorithm, sparse reconstruction experiments are carried out on grayscale gradual simulation phantom and real CT image simulation phantom under ideal and noisy conditions. The experimental results show that compared with TV, TpV and HOTV, HOTpV can get the highest accuracy image.
  • 期刊类型引用(1)

    1. 曾志斌,沈比先,高德宏,陈胜基,候刚强,钟文新. 3T磁共振容积成像对经皮冠状动脉介入治疗术前、术后心脏结构及心肌功能的评价. 中国医学工程. 2018(06): 59-61 . 百度学术

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-01-09
  • 网络出版日期:  2021-11-05

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