《基於非線性變分正則化的閃光照相圖像重建技術研究》是依託中國工程物理研究院流體物理研究所，由錢偉新擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：基於非線性變分正則化的閃光照相圖像重建技術研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：錢偉新
- 依託單位：中國工程物理研究院流體物理研究所
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
閃光照相是流體動力學實驗研究的重要技術手段，其核心目標是獲取高精度的客體空間密度分布。閃光照相投影圖像的信噪比很低，導致投投影數據誤差很大。如何從這種含有很大誤差的投影數據中重建高精度的客體空間密度分布是一個很困難的問題。解決低信噪比情況下的閃光照相圖像重建問題對提高閃光照相密度測量精度有著十分重要的意義。本項目擬採用變分方法和正則化約束理論對閃光照相中的低信噪比圖像重建問題進行深入探索和研究，通過最最佳化方法建立閃光照相圖像重建的數學模型，並結合正則化約束思想分析提高圖像重建精度的發展方向，從而建立可以更好抑制噪聲和保持圖像邊緣信息的非線性正則化圖像重建新技術。同時，以非線性正則化圖像重建技術為基礎，深入研究具有自適應結構的非線性正則化圖像重建技術，由此發展新的自適應非線性正則化圖像重建技術，以進一步提高圖像重建精度，為解決閃光照相圖像重建問題提供新的思路和理論依據。
結題摘要
高能閃光照相技術是診斷客體內部結構的一種強有力的手段，它利用了X射線的強穿透能力及其與物質相互作用的性質。X射線穿透客體到達接收平面由接收系統獲取投影數據，通過圖像重建由投影數據重建客體內部的空間密度分布圖像，從而獲取客體內部結構信息。因此，圖像重建在高能閃光照相技術中占據著非常重要的地位。高能閃光照相投影圖像信噪比較低，導致重建結果受噪聲的影響較大。所以，閃光照相圖像重建的關鍵問題是抑制噪聲，提高重建圖像的質量。 正則化方法是一種解決圖像處理問題中噪聲抑制的有效方法，由於傳統的正則化方法都屬於線性正則化方法，雖然對噪聲會有較好的平滑作用，但同時也會對圖像邊緣產生相同的平滑，從而導致圖像模糊。本項目採用非線性正則化的方法來解決低信噪比圖像重建的反問題，一方面解決反問題的不適定性問題，另一方面非線性正則化方法能夠在抑制噪聲的同時較好的保護圖像的邊緣信息，減少重建對圖像邊界的模糊，從而提高重建質量。 針對上述問題，本項目首先研究了閃光照相圖像重建的數學模型，建立了非線性正則化圖像重建的統一理論框架，將圖像重建問題轉換為能量泛函極小化問題，確定了採用固定點疊代法進行能量泛函極小化問題求解的技術路線。提出了廣義變分正則化的低信噪比圖像重建方法，此方法在抑制噪聲的同時，提高了對圖像邊緣的保持能力，詳細討論了自適應正則參數的選取方法以及自適應正則化圖像重建方法；然後，提出了基於廣義變分正則化的閃光照相圖像圖像重建方法以及3D整體重建方法，取得了較好的重建結果。最後，採用廣義變分最小化的研究思路，提出了基於廣義變分最小化的少量投影CT圖像重建方法，在較少投影的情況下，獲得清晰的斷層圖像，並將其拓展到醫學CT圖像的套用中，同時也為多視角投影的高能閃光照相圖像重建問題提供了解決方案。
