双边加权引导图像滤波

针对经典方法对光晕等伪影抑制能力不足的问题,将双边权重嵌入到引导滤波中,提出一种新型局部方法称之为双边加权引导图像滤波.该方法目标函数为双边加权岭回归模型,此模型可通过双边滤波的迭代执行来求解.为提高计算效率,采用双边滤波的近似加速版本.通过对滤波核进行分析,可知双边加权引导图像滤波提供了比传统方法更灵活的保边及滤波控制.最后将该滤波方法的适用范围拓展到彩色图像上.为评估双边加权引导图像滤波,在保边模糊与人像磨皮这2种图像处理应用上进行试验,并进行了计算效率的对比分析.结果表明:与多数经典保边滤波方法相比,双边加权引导图像滤波产生的结果具有更好的视觉效果,所提出方法的指标BIQI、IL-NIQE、SSEQ分别达到20.082、47.026、53.103.

基于扩散模型的条件引导图像生成综述

基于人工智能技术的生成内容(artificial intelligence generated content,AIGC)已成为当下的热门话题。在众多生成模型中,扩散模型因其高度可解释的数学特性及高质量和多样性的结果引起广泛关注,在条件引导的图像生成领域已取得显著成果,被广泛应用于电影、游戏、绘画和虚拟现实等领域,在文本引导的图像生成任务中,扩散模型不仅能生成高分辨率的图像,而且能保证生成图像的质量。首先介绍了扩散模型的定义和相关背景,然后重点介绍了扩散模型在条件引导的图像生成领域的发展历程和最新进展,最后探讨了扩散模型面临的挑战和潜在的发展方向,旨在为广大研究人员提供相关领域的研究概况和前沿动态。

胎儿引导图像对妊娠期产妇心理情绪及皮质醇水平的影响

目的研究胎儿引导图像对妊娠期产妇心理情绪及母体皮质醇水平的影响。方法研究筛选2015年1月至2017年11月126例妊娠期产妇做观察对象,对所有产妇进行胎儿超声引导图像,18 min引导图像放松操作中,详细记录入院时、检测开始、检测结束、离开时孕妇心理情绪变化[汉密尔顿焦虑量表(HAMA)、贝克抑郁自评量表(BDI)、恐惧视觉模拟评分(FAVS)]及母体雌激素水平。评估超声引导前、超声扫描、基线后、放松后、恢复后、离开对皮质醇、心率、呼吸周期变化。结果产妇胎儿引导图像期间,BDI评分差异无统计学意义(P>0.05);而检测开始时产妇HAMA评分FAVS评分较入院时明显升高(P<0.05);在胎儿引导图像基线后明显低于超声扫描(P<0.05);而放松后皮质醇水平低于基线后(P<0.05);恢复后产妇母体皮质醇水平又低于放松后(P<0.05)。母体雌激素水平与孕激素水平在患者入院时、检查开始、检查结束及离开等不同时点,差异均无统计学意义(P>0.05)。开始检测时母体IES-R量表回避性、高警觉性、侵扰性等评分较入院时升高(P<0.05)。Spearman因素分析,心理应激水平IES-R、焦虑情绪HAMA、恐怖情绪FAVS评分与胎儿超声引导图像检查呈正相关(P<0.05);皮质醇水平变化与胎儿超声引导图像事件呈负相关(P<0.05);而其余指标与胎儿超声引导图像检测无相关性(P>0.05)。结论胎儿与母体自主性之间存在关联,超声引导图像期间孕妇可能出现心理情绪变化,唾液皮质醇水平会逐渐下降。

相位一致性加权的引导图像滤波去噪算法

针对传统引导图像滤波算法采用固定的正则化参数规整化因子造成光晕伪影现象的问题,提出一种相位一致性加权自适应规整化因子的改进引导图像滤波算法.因图像不同区域的纹理特性不同,利用相位一致性能够获取图像丰富的特征信息和精确的特征定位,对原有的规整化因子在不同区域通过惩罚自适应调整规整化因子,保证了图像降噪效果同时进一步保持边缘清晰.实验采用结构相似性因子(SSIM)与PSNR作为算法的定量评估指标.结果表明,采用相位一致性作为加权值规整化因子,有效地避免了传统引导图像滤波的光晕伪影现象,相对于传统引导图像滤波算法,降噪性能有一定提高,还能够很好地保持边缘细节信息.

基于引导图像的边缘噪声滤波算法

由于通常的邻域运算会改变图像边缘点的灰度值,使图像的边缘变得模糊,为了改善这一现象,提出了一种基于引导图像的边缘噪声滤波算法。该算法由局部线性模型推导而来,将原始图像或其他变换形式定义为引导图像。通过对引导图像进行分析,并调节正则化参数,利用引导图像掩模对图像的边缘进行平滑处理,有效地去除了噪声。通过与其他四种常用的滤波算法进行对比实验,表明该算法的均方误差MSE仅为0.0015,峰值信噪比PSNR为28.26,远远优于其他四种常见滤波算法,不仅对图像进行了平滑去噪,在很大程度上还保护了图像的边缘信息。

RTG视觉纠偏的局部引导图像滤波算法

针对轮胎式集装箱门式起重机(RTG)在基于视觉的行走纠偏过程中环境因素干扰导致的定位失败问题,提出了基于局部引导图像滤波和均值漂移聚类的RTG纠偏视觉辅助算法。该算法首先对图像进行基于局部引导图像滤波的高效预处理,在降噪的同时保留图像边缘特征;然后基于预先标定的引导线宽度和间距等特征,获取自适应分割阈值及简化均值漂移聚类算法的参数,从而实现引导线边缘的筛选提取和偏移量的计算。现场试验表明,该算法能够克服夜间环境下偏色光谱对识别的影响,有效提高纠偏的实时性和精度。

基于改进的引导图像滤波和深度去噪自编码器的微弱目标跟踪算法

微弱目标易被周围环境中强烈的噪声干扰,为解决现有目标跟踪算法由于低信噪比导致跟踪准确度低的问题,提出一种将引导图像滤波器和深度去噪自编码器集成到粒子滤波器框架中的跟踪算法。通过引导图像滤波(guided image filter,GIF)算法对目标图像进行滤波处理,保留有价值的模板信息并使不准确的背景模板模糊,有效增强目标图像;通过改进的深度学习算法对深度去噪自编码器训练和微调,更好地适应目标外观变化;构造粒子分类器框架根据粒子重要性权重定位目标。实验结果表明,该算法在微弱目标跟踪准确度和抗干扰能力上优于多种现有主流跟踪算法。

基于引导图像滤波的素描人脸图像合成技术

针对传统人脸图像合成算法存在过度平滑的问题,文中提出一种使用引导图像滤波的改进合成算法。通过引入K近邻基准算法和机器学习等理论,测试人脸图像可以得到训练图像块的线性组合表示,从而获取初始的合成结果。并在此基础上,利用引导图像滤波的方法,增强人脸素描图像的细节特征,进一步优化人脸细节纹理的展示。相关的仿真结果表明,文中所提出的合成算法有效回避了传统合成算法过度平滑的弊端,能够合成效果更加优秀的人脸素描图像。

基于问题增强的问题引导图像视觉问答算法

为解决视觉问答(Visual Question Answering,VQA)算法中问题与图像缺乏推理关系的难题,提出了增强问题有用信息的问题引导图像注意力机制(Question Guide Image Attention,QGIA)视觉问答算法。该算法在问题特征提取过程中对关键词进行筛选,加强对问题有效信息的关注,实现对问题的注意,同时,该算法加强了对图像属性特征的关注,使图像信息更加丰富。通过问题强化和图像强化,引导图像特征根据有效问题特征更好地对问题作出回答,提高了视觉问答算法的有效性。将该算法在VQA V2.0数据集上实验验证,准确率达到67.89%。研究结论为视觉问答技术的实现提供了理论支持。

基于结构相似性感知的引导图像滤波

借助引导图像对滤波过程进行指导,引导滤波器取得了较为理想的滤波输出,并在图像处理领域引起广泛关注.然而,现有滤波算法,如联合双边滤波,引导图像滤波等往往忽略图像间的结构差异性,从而导致其滤波输出容易产生纹理复制的缺陷.为解决这一问题,本文首先提出一个能够精确反映两图像结构关系的新指标,即结构相似性感知.继而在此基础上设计出一个新的引导滤波改进方法.相对现有滤波算法,该方法能够根据图像间的相似性自适应选择引导图像结构,从而有效避免了纹理复制的缺陷.

基于二次引导图像滤波的跨模态语音增强方法

语音信号因背景噪声失真会对语音清晰度和语音质量产生影响.语谱图中语音表现为有规律的图像前景,噪声表现为较为均匀的图像背景.以语谱图为媒介提出了一种基于二次引导图像滤波的语音增强方法,利用跨模态处理技术进行语音增强.其基本原理是利用图像处理技术中的引导图像滤波得到受损语音的语谱图到增强语音的语谱图映射,并直接从受损语音及增强语音的语谱图中计算出增益函数而无需进行噪声估计.为了准确去除语谱图中的噪声,在一次引导图像滤波的基础上引入二次引导图像滤波模型,并利用粒子群算法进行参数优化.实验表明,所提方法可以获得更高的信噪比和更好的语音质量,对降低信号失真和抑制噪声有明显效果.

水凝胶在前列腺癌图像引导放疗中的应用价值

目的评价水凝胶在前列腺癌(PCa)图像引导放疗(IGRT)中的应用价值。方法收集2022年10月-2023年2月河北北方学院附属第一医院收治的PCa患者80例。采用中央随机系统分配法将患者分为试验组(n=33,注入水凝胶)与对照组(n=47,未注入水凝胶)。比较两组急性和晚期放射性直肠炎(RP)发生率。根据试验组患者是否发生RP分为发生RP组(n=5)与未发生RP组(n=28),采用单因素和多因素logistic回归分析PCa患者RP发生的独立危险因素。结果试验组12.1%(4/33)的患者发生急性Ⅰ级RP,3.0%(1/33)的患者发生晚期Ⅰ级RP。对照组31.9%(15/47)的患者发生急性Ⅰ级RP,12.8%(6/47)的患者发生急性Ⅱ级RP;19.1%(9/47)的患者发生晚期Ⅰ级RP,4.3%(2/47)的患者发生晚期Ⅱ级RP,2.1%(1/47)的患者发生晚期Ⅲ级RP。试验组急性和晚期RP发生率低于对照组(P<0.05),水凝胶的应用有效降低了直肠毒性。多因素logistic回归分析结果显示,年龄、直肠体积、V_(70)、V_(78)均为导致PCa患者发生RP的独立危险因素(P<0.05),水凝胶各项特征与PCa患者RP的发生无关。结论水凝胶可有效降低PCa患者IGRT中直肠毒性且对整体治疗影响较小,具有一定临床应用和推广价值。

兆伏级CT图像引导自适应放疗中生成合成CT研究

目的:开发一种基于深度学习神经网络的方法将宫颈癌MVCT图像转换为具有高信噪比和高对比度的伪kVCT图像,从而提供宫颈癌自适应放疗需要的患者三维解剖图像和定位信息,引导加速器实现精确放疗。方法:收集54例宫颈癌患者的MVCT和kVCT图像组成数据集,随机选择44例样本作为训练集,并将剩下的10例样本作为测试集。采用加入门控机制和多通道数据输入的循环生成对抗网络(CycleGAN)基于MVCT合成伪kVCT图像。采用平均绝对误差(MAE)、峰值信噪比(PSNR)和结构相似度指数(SSIM)等影像学成像质量评估参数,评估网络训练效果。结果:5通道MVCT-5通道kVCT图像与MVCT图像对比,MAE从(24.9±0.7)HU降至(17.8±0.3)HU,PSNR从(29.8±0.2)dB升至(30.7±0.2)dB,SSIM从0.841±0.007升至0.898±0.003。结论:该方法生成的伪kVCT在降噪和增强对比度方面具有优势,同时能够减少剂量计算中对额外MV-kVCT电子密度校准的需求。伪kVCT的剂量计算能力与MVCT相当,为伪kVCT影像应用于图像引导自适应放疗提供了可能。

放射治疗用kV级X射线图像引导设备的辐射防护研究

随着X射线图像引导放射治疗(X-ray Image Guided Radiotherapy,X-IGRT)的广泛应用,随之而来的辐射安全也引起人们的关注。本文简要阐述了在放射治疗中使用的kV级X-IGRT设备的辐射防护标准,以及X-IGRT设备辐射防护主要考虑的几个因素,并讨论了不同成像类型应用时的具体措施。本文梳理X-IGRT设备辐射防护评价标准,解析X-IGRT设备辐射防护的要求,以期在评价X-IGRT设备辐射安全时达成一致。

边缘场存在时磁共振图像引导质子治疗中束流轨迹校正与剂量分布

目的:研究磁共振图像引导质子治疗中边缘场存在时束流轨迹的校正和校正前后机体中剂量变化。方法:使用开源的治疗计划软件mat Rad对脑肿瘤、肝脏肿瘤、前列腺癌病例进行计划设计,并在蒙特卡罗模拟工具包TOPAS中进行模拟研究,计算质子剂量分布。建立一种适用于三维磁场的质子束轨迹校正模型,并基于此开发一个束流轨迹校正算法。分析边缘场存在时,质子布拉格峰的偏转情况。对边缘场存在时的3种肿瘤治疗计划模拟并进行剂量校正,使用γ分析法评估校正效果,定量分析校正后靶区和危及器官中的剂量变化情况。结果:磁场的扰动会使质子束轨迹发生横向偏转,而边缘场的存在会显著地增加这一影响,且随束流能量的增加而增加。边缘场存在时,对脑肿瘤、肝脏肿瘤和前列腺癌治疗计划进行校正,在3%/3 mm标准下靶区γ通过率分别为94.844%、92.054%、97.863%,校正后体内的总剂量分别增加2.8%、2.5%和1.5%,增加的剂量主要由入射质子贡献。结论:在磁共振图像引导质子治疗中,应该考虑边缘场带来的影响。校正后入射质子束能量的增加会导致体内总剂量的增加,由于束流轨迹仍然存在曲率,在不同危及器官中剂量的变化不同。

低信噪比地震数据图像结构引导去噪方法与应用

地震噪声影响着复杂断裂结构与储层的刻画,有效压制噪声并保留地震资料中的结构信息,是解释性处理的关键。基于保边光滑原理,在地震数据处理中提出并引入图像结构引导滤波方法,实现自适应地保留断层、裂缝以及储层反射等关键信息并有效压制散射与随机噪声,提高地震数据信噪比。正演模拟数据的去噪试验结果表明,相比常规滤波方法,图像结构引导滤波方法具有更好的保边光滑特性;与构造导向滤波方法相比,该方法不需显式提取层位走向和倾角信息,具有较高的计算效率。实际三维资料的应用结果表明,该方法能有效压制不同类型噪声、提高信噪比和有效反射同相轴的连续性;处理后对应的相干属性可有效增强断裂、储层的分辨能力,更好地描述断裂系统的展布,有利于后续地震资料解释工作。

超声成像在前列腺癌图像引导放疗中的应用

超声成像(Ultrasonography,USG)技术基于其优势已广泛应用于前列腺癌(Prostate Cancer,PCa)图像引导放疗(Image Guided Radiotherapy,IGRT)中,包括引导黄金基准标志物置入和靶区位置校准。已成熟应用的USG技术包括经腹超声(Trans-Abdominal Ultrasound,TAUS)、经直肠超声(Trans-Rectal Ultrasound,TRUS)和经会阴超声(Trans-Perineal Ultrasound,TPUS)。本文对上述3种USG技术在PCa IGRT中的应用进行了综述,其中TAUS应用过程最为简易,优势不明显且局限较多;TRUS应用过程较为复杂,优势明显但局限较多;TPUS应用过程最为复杂,优势明显且局限最少。TRUS和TPUS将成为PCa IGRT中的应用和研究热点,并进一步提高其治疗增益。

磁共振图像引导下前列腺癌在线自适应放疗自动勾画研究

目的:探讨深度学习(deep learning,DL)和图谱库(Atlas)联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案的勾画效果。方法:选取2020年1月至2021年9月在某院进行MRI引导下在线自适应放疗的15例前列腺癌患者,以随机抽样法分成训练集(12例)和测试集(3例)。基于训练集分别建立DL勾画和Atlas勾画的临床靶区(clinical target volume,CTV)和危及器官(organs at risk,OAR)模型,基于测试集分别对2种勾画模型的结果进行修改并记录修改时长。对比2种勾画方法的勾画精度[戴斯相似性系数(Dice similarity coefficient,DSC)、豪斯多夫距离(Hausdorff distance,HD)和平均一致性距离(mean distance to agreement,MDA)]和勾画效率。结合2种方法勾画的优势及特点,建立DL+Atlas联合自动勾画方案,对比DL+Atlas联合自动勾画方案与单独勾画方案的勾画用时。结果:勾画精度对比结果显示,与DL勾画的CTV和OAR模型相比,Atlas勾画的CTV各项指标均优于DL勾画,差异有统计学意义(P<0.05);在膀胱和直肠方面,Atlas勾画的DSC和MDA劣于DL勾画,差异有统计学意义(P<0.05)。勾画效率对比结果显示,医生以DL勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为9.4 min,以Atlas勾画为基准修改CTV和OAR的平均时间为12 min。DL+Atlas联合自动勾画方案所需平均时间为8 min,优于DL及Atlas单独勾画方案。结论:DL+Atlas联合的MRI引导下在线自适应放疗自动勾画方案勾画用时少,具有较高的准确性,可提升勾画效率。

图像引导体部伽玛刀治疗中晚期胰腺癌研究

目的:评估图像引导体部伽玛刀(IGγ-SBRT)治疗中晚期胰腺癌的临床效果及安全性。方法:选取2017年2月至2020年9月解放军总医院第五医学中心肿瘤医学部(第六医学中心肿瘤科)收治的56例中晚期胰腺癌患者,所有患者均采用IGγ-SBRT治疗,50%~60%等剂量曲线覆盖计划靶体积(PTV),单次周边剂量3.0~4.5 Gy,治疗10~11次,随访并评价治疗效果,采用视觉模拟量表(VAS)评分,评估患者治疗前和治疗后3个月疼痛情况及不良反应。结果:56例患者中52例出现上腹部疼痛,VAS评分为3~10分,其中32例患者伴有腰背部疼痛及腹胀等症状,治疗后3个月复查并随访,VAS评分在原有评分基础上下降3分及以上的患者共48例,疼痛治疗有效率92.3%;有3例患者的VAS评分在原有评分基础上下降1~2分,占疼痛总人数的5.8%。56例患者均在治疗后3个月复查,其中完全缓解(CR)13例,部分缓解(PR)37例,进展(PD)1例,稳定(SD)5例,客观有效率(ORR)为89.3%,局部控制率为98.2%。中位无进展生存期(PFS)为6.5个月,1年生存率为62.5%(35/56),2年生存率为23.2%(13/56)。56例患者不良反应为消化系统反应和血液系统反应,其中47例出现上消化道反应,不良反应发生率为83.9%(47/56),43例出现骨髓抑制,骨髓抑制发生率为76.8%(43/56)。结论:IGγ-SBRT可有效缓解转移性胰腺癌症状,提高治疗有效率、局部控制率和生存率,不良反应耐受性良好,安全性高。

宫颈癌图像引导放疗技术在不同图像配准方法的应用价值

目的探讨将不同图像配准方法用于宫颈癌图像引导放疗技术中的应用价值。方法选取经病理确诊为宫颈癌患者150例,均经图像引导放射治疗(IGRT),利用机载锥形束CT(CBCT)XVI系统对患者进行治疗前摆位扫描、在线调整后扫描和治疗结束后扫描。对重建中获得的CBCT图像和治疗计划系统的CT图像行手动、骨性和灰度三种配准方法,分析X(左右)、Y(头脚)、Z(前后)轴水平方向和GX、GY、GZ旋转方向的不同误差,比较这三种配准方法之间的差异性。结果灰度配准在X水平方向的摆位误差低于手动配准和骨性配准,差异有统计学意义(P<0.05),配准值高于手动配准和骨性配准,差异有统计学意义(P<0.05),三种图像配准方法在Y和Z水平方向的摆位误差和配准值比较差异无统计学意义(P>0.05);三种图像配准方法在GX、GY、GZ轴旋转方向的摆位误差和配准值比较均差异无统计学意义(P>0.05)。结论宫颈癌图像引导放疗技术中骨性和灰度配准方法均可选用,建议首选骨性配准,必要的情况下再应用灰度配准辅之。