王永波 作品数:13 被引量:41 H指数:4 供职机构: 南方医科大学生物技术学院 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 广州市科技计划项目 广东省科技计划工业攻关项目 更多>> 相关领域: 医药卫生 自动化与计算机技术 理学 更多>>
基于光子计数探测器的X线CT蒙特卡罗仿真 被引量:6 2016年 目的:基于光子计数探测器的X线CT(Photon Counting Computed Tomography,PCCT)较传统CT成像最突出的特点是可实现多参数成像,包括基物质成像和单能量成像等。然而,当前商用光子计数探测器的计数率低、能量分辨率有限,大大限制了PCCT更为广泛的临床应用。为了更好地研究PCCT成像技术,本文系统地研究了基于光子计数探测器的X线CT蒙特卡罗仿真方法,深入探讨了K值效应及能量段宽度对成像质量的影响。方法:首先通过PENELOPE(Penetration and Energy Loss of Positrons and Electrons)仿真软件对PCCT成像系统进行设计,完成光子计数探测器的配置,其后基于仿真系统完成不同体模的能谱CT数据仿真。针对K值效应及能量段宽度对图像质量的影响,对相关数据进行了定量分析。结果:本研究设计的PCCT成像仿真系统能有效地实现能谱CT数据采集与成像性能分析,其中对比剂在K缘处的对比度噪声比较其在非K缘处高,并且对比剂在适当宽度的能量段里获得优质的图像。结论:本研究设计的PCCT成像仿真系统能有效地实现能谱CT数据采集与成像性能分析。 廖玉婷 王永波 许可欣 曾栋 边兆英 黄静关键词:蒙特卡罗法 PENELOPE 基于系统仿真的数字乳腺层析成像性能分析 被引量:1 2021年 目的基于系统仿真的数字乳腺层析成像(DBT)进行性能分析研究。方法基于临床DBT系统获取不同辐射剂量下物理体模和常规剂量水平下临床患者的原始测量数据,并进行低剂量仿真和使用3种重建算法进行重建,即Feldkamp-Davis-Kress(FDK)算法、联合代数重建技术(SART)、具有全变分约束的自适应最速下降凸集投影(ASDPOCS-TV)算法。采用信噪比(SNR),峰值信噪比(PSNR),噪声功率谱(NPS),伪影扩散函数(ASF)以及ASF的全宽半高值(FWHM)指标对辐射剂量水平和重建算法两因素对图像质量的影响进行统计对比分析。结果低剂量DBT仿真策略的有效性经评估实验得以保证;在合适的剂量水平范围内,增加剂量可促进减少高频噪声成分和显著提高信噪比(P<0.05),当曝光剂量低于40 mAs,不同剂量水平下的图像具有相似表征;不同重建算法在不同解剖结构区域处的表现性能有差异,ASDPOCS-TV算法的结果包含更少的层间伪影和更轻微的噪声,优于SART算法和FDK算法。结论辐射剂量和重建算法的选择对DBT成像质量有显著影响,应当平衡各影响因素、整体图像质量、临床诊断需求之间的关系,以达到临床任务中最优成像性能的目标。 邓耀宏 朱曼曼 李穗 王永波 高杨 高杨关键词:图像质量 基于改进可微分域转换的双域锥束计算机断层扫描重建网络用于锥角伪影校正 2024年 目的 提出一种基于改进可微分域转换的双域锥束计算机断层扫描(CBCT)重建框架DualCBR-Net用于锥角伪影校正。方法 所提出的双域CBCT重建框架DualCBR-Net包含3个模块:投影域预处理、可微分域转换和图像后处理。投影域预处理模块首先对投影数据进行排方向扩充,使被扫描物体能够被X射线完全覆盖。可微分域转换模块引入重建和前投影算子去完成双域网络的前向和梯度回传过程,其中几何参数对应扩大的数据维度,扩大几何在网络前向过程中提供了重要先验信息,在反向过程中保证了回传梯度的精度,使得锥角区域的数据学习更为精准。图像域后处理模块对域转换后的图像进一步微调以去除残留伪影和噪声。结果 在Mayo公开的胸部数据集上进行的验证实验结果显示,本研究提出的DualCBR-Net在伪影去除和结构细节保持方面均优于其他竞争方法;定量上,这种DualCBR-Net方法在PSNR和SSIM上相对于最新方法分别提高了0.6479和0.0074。结论 本研究提出的基于改进可微分域转换的双域CBCT重建框架DualCBR-Net用于锥角伪影校正方法使有效联合训练CBCT双域网络成为可能,尤其是对于大锥角区域。 彭声旺 王永波 边兆英 边兆英 黄静关键词:CBCT 基于深度模糊学习的牙科CBCT运动伪影校正算法 2024年 目的 针对牙科CBCT扫描中患者不自主运动导致的重建图像运动伪影问题,提出了一种基于深度模糊学习的牙科CBCT运动伪影校正算法(DMBL),以提升牙科CBCT的成像质量。方法 首先使用模糊编码模块提取运动退化特征,从而对运动导致的退化过程进行建模,然后将得到的运动退化特征输入伪影校正模块进行运动伪影去除。其中,伪影校正模块采用了图像模糊去除和图像模糊仿真的联合学习框架,可有效处理空间变化且随机的运动模式。为验证所提方法的有效性,本文分别在仿真运动数据集和临床数据集上进行对比实验。结果 仿真数据集实验结果表明,本文方法峰值信噪比提升了2.88%,结构相似性(SSIM)提升了0.89%,均方根误差(RMSE)减少了10.58%;临床数据集实验结果表明,本文方法取得了最高的专家主观图像质量评分4.417(5分制),且与对比方法结果的评分具有显著性差异(P<0.001)。结论 本文提出的DMBL算法,通过构建深度模糊联合学习网络结构,能够有效地去除牙科CBCT图像中的运动伪影,实现高质量的图像恢复。 林宗悦 王永波 边兆英 马建华数字乳腺层析成像系统影像链的设计与优化 被引量:7 2019年 目的针对数字乳腺层析成像技术(DBT)需求,研制DBT整机系统,实现其成像影像链的设计与优化。方法基于三维X射线断层成像技术以及数字影像处理技术,作者结合DBT成像扫描模式,研究其投影数据校正、几何校正、投影增强、滤波调制及图像重建方法,并搭建了硬件测试系统。实验中,利用标准ACR体模与高分辨率体模,对系统稳定性及噪声水平进行评估;并采用商用设备的病人投影数据测试影像链成像算法效果。结果采用几何校正参数重建高分辨率体模的图像,线对清晰,无混淆伪影;滤波调制后重建的ACR体模图像中,钙化点、囊肿、纤维结构更加清楚;增强处理后重建的病人乳腺图像,组织间对比度更高,病灶显示更加清晰。结论本文所介绍的DBT系统可用于乳腺断层成像,图像质量与商用DBT系统相当,为乳腺疾病的诊断提供重要的影像信息。 李明强 马昆 陶熙 王永波 王永波 韦子权 谌高峰 李穗 曾栋 边兆英 曾栋 廖山 边兆英关键词:滤波反投影 几何校正 基于非局部能谱相似特征的基物质分解方法用于双能CT图像去噪 被引量:2 2022年 目的提出一种非局部能谱相似特征引导的双能CT基物质分解方法(NSSD-Net)以抑制低剂量能谱CT基物质图像的相关性噪声。方法首先构建模型驱动的双能CT迭代分解模型,采用迭代软阈值算法(ISTA)优化分解模型目标函数的求解过程,并利用深度学习技术将此过程展开为迭代分解网络的形式。然后构建非局部能谱相似特征引导的代价函数,约束网络的训练过程。利用双能CT真实病人数据所建立的基物质分解数据集进行评估。将NSSD-Net与2种传统模型驱动的基物质分解方法、1种基于数据驱动的基物质分解方法以及1种基于数据-模型耦合驱动的监督分解方法进行对比实验。结果与传统模型驱动的基物质分解方法以及数据驱动的基物质分解方法相比,NSSD-Net方法在水和骨基物质分解结果中均获得最高的PNSR指标(31.383和31.444)、最高的SSIM指标(0.970和0.963)以及最低的RMSE指标(2.901和1.633);与数据-模型耦合驱动的监督分解方法相比,NSSD-Net方法在水和骨基物质分解结果中均获得最高的SSIM指标;临床影像专家的主观图像质量评估结果显示,NSSD-Net方法在水和骨基物质分解结果中图像质量评分均最高(8.625和8.250),与其他4种对比方法分解性能之间的差异具有统计学意义(P<0.001)。结论本方法可以获得高质量的基物质分解结果,有效避免训练数据质量问题和模型不可解释问题。 王蕾 王永波 边兆英 边兆英 黄静关键词:能谱CT 基于双域Transformer耦合特征学习的CT截断数据重建模型 2024年 目的为解决CT扫描视野(FOV)不足导致的截断伪影和图像结构失真问题,本文提出了一种基于投影和图像双域Transformer耦合特征学习的CT截断数据重建模型(DDTrans)。方法基于Transformer网络分别构建投影域和图像域恢复模型,利用Transformer注意力模块的远距离依赖建模能力捕捉全局结构特征来恢复投影数据信息,增强重建图像。在投影域和图像域网络之间构建可微Radon反投影算子层,使得DDTrans能够进行端到端训练。此外,引入投影一致性损失来约束图像前投影结果,进一步提升图像重建的准确性。结果Mayo仿真数据实验结果表明,在部分截断和内扫描两种截断情况下,本文方法DDTrans在去除FOV边缘的截断伪影和恢复FOV外部信息等方面效果均优于对比算法。结论DDTrans模型可以有效去除CT截断伪影,确保FOV内数据的精确重建,同时实现FOV外部数据的近似重建。 汪辰 蒙铭强 李明强 王永波 曾栋 曾栋 马建华关键词:TRANSFORMER SARIMA模型在广东省痢疾发病预测中的应用 被引量:5 2015年 目的:探讨SARIMA模型分析预测广东省痢疾发病数的可行性和适用性,为监控及早期防控提供依据.方法:对2009年1月-2014年6月广东省痢疾月发病例数数据资料建立SARIMA模型,并以2014年7月-2014年12月发病例数验证模型.结果:通过对参数估计和模型的拟合优度检验以及白噪声检验,建立模型SARIMA(1,1,0)(0,1,1)12,其预测值与实际值变动趋势相同,平均相对误差为6.78%.结论:SARIMA(1,1,0)(0,1,1)12模型可用于模拟广东省痢疾发病的变化趋势并进行短期预测. 许可欣 王永波 钱俊关键词:SARIMA模型 痢疾 SAS 基于多尺度小波残差网络的稀疏角度CT图像恢复 被引量:4 2019年 目的稀疏角度CT具有加速数据采集和减少辐射剂量的优点。然而,由于采集信息的减少,使用传统滤波反投影算法(FBP)进行重建得到的图像中伴有严重的条形伪影和噪声。针对这一问题,本文提出基于多尺度小波残差网络(MWResNet)对稀疏角度CT图像进行恢复。方法本网络中将小波网络与残差块相结合,用以增强网络对图像特征的提取能力和加快网络训练效率。实验中使用真实的螺旋几何CT图像数据"Low-dose CT Grand Challenge"数据集训练网络。通过观察图像表征和计算定量参数的方法对结果进行评估,并与其他现有网络进行比较,包括图像恢复迭代残差卷积网络(IRLNet),残差编码解码卷积神经网络(REDCNN)和FBP卷积神经网络(FBPConvNet)。结果实验结果表明,本文提出的多尺度小波残差网络优于其余对比方法。结论本文提出的MWResNet网络能够在保持稀疏角度CT图像边缘细节信息的同时有效抑制噪声和伪影。 韦子权 王永波 陶熙 贾晓 边兆英 边兆英 李明强 马昆 李明强 马建华关键词:多尺度小波变换 投影插值联合物理校正的自适应CT金属伪影消除算法 被引量:2 2022年 目的为去除CT图像中的金属伪影,提升CT图像质量,本文提出一种结合投影插值和物理校正的自适应加权CT金属伪影消除算法。方法采用归一化金属投影插值算法得到初始校正投影数据,在此基础上引入金属物理校正模型得到物理校正投影数据,通过自适应权重加权融合两者投影得到最终的校正投影,最后经过滤波反投影重建获得最终校正图像。为验证本文算法的有效性,采用仿真数据和临床数据进行实验。对于仿真数据本文采用PSNR和SSIM定量指标进行评估,而临床数据采用影像专家对结果图像评分方式来比较不同方法的伪影消除性能。结果在仿真数据实验中,与对比方法结果相比,本文方法结果的PSNR定量指标至少提升了0.2 dB且获得最高SSIM定量指标。影像专家评分结果显示本文方法在临床数据中获得最高的评分结果3.616±0.338(5分制),与对比方法之间的伪影消除性能差异具有统计学意义(P<0.001)。结论本文提出的金属伪影消除算法,可有效去除金属伪影,同时保持更多的组织结构信息,减少新伪影的产生。 朱其森 王永波 朱曼曼 陶熙 边兆英 边兆英