高分辨率压缩感知TOF-MRA在烟雾病分期及出血相关血管评估中的临床价值

目的 探讨高分辨率压缩感知(compressed sensing, CS)时间飞跃法磁共振血管造影(time-of-fight magnetic resonance angiography, TOF-MRA)在烟雾病(moyamoya disease, MMD)分期及出血相关血管评估中的应用价值。材料与方法 回顾性分析同时行CS TOF-MRA和CT血管成像(computed tomography angiography, CTA)的MMD患者资料21例,两次检查时间间隔不超过2周。CS TOF-MRA扫描时间5 min 4 s,重建体素大小0.4 mm×0.4 mm×0.4 mm。两名放射科医生分别在CS TOF-MRA和CTA上对Suzuki分期、烟雾状血管(moyamoya vessel, MMV)、脉络膜前动脉(anterior choroidal artery, AChA)及后交通动脉(posterior communicating artery, PComA)的显示能力进行评价,并以单侧大脑半球为单位对AChA、PComA有无扩张进行分级评估。采用配对样本Wilcoxon秩和检验,将CS TOF-MRA及CTA评估结果进行对比分析。结果 研究共纳入37个大脑半球(5例单侧MMD,16例双侧MMD)。CS TOF-MRA对Suzuki分期评价能力与CTA相当(Z=-1.000,P>0.05),对MMV、AChA及PComA的显示能力均优于CTA(P值均<0.05)。CS TOF-MRA对AChA、PComA扩张分级评估能力与CTA相当(P值均<0.05)。结论 在临床合理的扫描时间内,高分辨率CS TOF-MRA序列对MMD出血相关血管的显示优于CTA,Suzuki分期和血管扩张分级评估与之相当,可作为MMD患者随访复查优先选择的影像学检查方法,具有较高的临床应用价值。

基于压缩感知的高分辨率图像安全传输方法

由于常规的高分辨率图像安全传输方法主要使用STDDS融合传输机制进行图像数据分块处理,易受量积矩阵相较多、张量积衰减的影响,导致图像信号存在约束等距问题,安全传输性能较差。因此,设计一种基于压缩感知的高分辨率图像安全传输方法。当传输图像的量积矩阵相对较多时,该方法进行张量积充足,构建高分辨率图像安全传输P张量积模型。假设离散传输信号中存在基矩阵,对其进行量化处理,生成原始信号压缩采样式;针对实际传输的图像信号存在一定的约束等距问题,利用CS算子进行重构求解,再利用压缩感知进行了图像安全传输补偿,从而实现了高分辨率图像安全传输。实验结果表明:设计的高分辨率图像安全传输方法的峰值信噪比、结构相似性指数均较高,未出现图像失真问题,因此可以得出,本文设计的高分辨率图像压缩感知安全传输方法的传输效果较好。

一种鲁棒的压缩感知高分辨率DOA估计方法

为了改善压缩感知多目标波达方向(Compressive Sensing DOA,CS-DOA)估计中系统感知模型与目标角度信息失配引起的目标参数提取能力下降的问题,本文在建立系统感知模型与目标角度信息失配条件下的DOA估计联合稀疏感知模型的基础上,将多测量矢量欠定性系统正则化聚焦求解算法(RMFOCUSS)和LASSO(LeastAbsolute Shrinkage and Selection Operator)算法相结合,提出了一种鲁棒的高分辨CS-DOA估计方法。该方法对目标角度信息矢量与系统感知模型失配误差进行交替迭代优化求解,降低了由系统感知模型失配引起的DOA估计误差,改善了压缩感知重构算法无法用于低信噪比的缺陷,且具有较低的运算复杂度。计算机仿真验证了该方法的有效性和优越性。

一种基于压缩感知的高分辨率宽测绘带合成孔径雷达成像算法

针对高分辨率宽测绘带合成孔径雷达(High Resolution Wide Swath Synthetic Aperture Radar,HRWSSAR)在俯仰向波束形成受地面目标高程影响造成增益损失以及在方位向非均匀采样造成模糊的问题,文中提出了一种基于压缩感知(Compressed Sensing,CS)技术的HRWS SAR成像算法。根据SAR系统和平台参数建立精确的观测模型后,通过求解1优化问题直接准确地估计出了在地面高程变化影响下的目标来波方向(Direction ofArrival,DOA)并重建了非均匀采样下的方位向观测场景,从而实现了HRWS SAR在俯仰向和方位向的非模糊成像。仿真结果表明了本文算法的有效性。

压缩感知的高分辨率天文图像去噪

为提高高分辨率天文图像的重构质量,在传统压缩感知(compressed sensing,CS)迭代小波阈值算法的基础上,提出了一种基于小波维纳滤波的压缩感知去噪重构算法.该算法的设计方法为:在每次迭代过程中,使用设计的小波维纳滤波算子替代传统的小波阈值算子对获得的天文图像小波系数进行筛选,从而对小波阈值去噪方法重建图像过程中出现的伪吉布斯现象进行有效地抑制;然后使用全变差方法对去噪重建后的天文图像进行调整,以进一步提高重构图像的质量.仿真实验结果表明,与传统的迭代小波阈值算法相比,本算法可以获得较优的去噪重建性能,并且能有效地保护高分辨率天文图像的细节特征信息.此外,在压缩比较高的情况下,该算法仍然可以获得相对较高的视觉质量和峰值信噪比.

基于联合约束的压缩感知提高分辨率方法

针对复杂地区油气勘探地震数据分辨率低、成像精度差等问题,笔者提出一种基于联合约束的压缩感知提高分辨率方法。为兼顾纵向分辨率和横向连续性,引入L1范数实现压缩感知最优化求解,快速、稳定地获得地震子波和反射系数;引入全变差约束,解决地震数据传统单道反演存在的同相轴抖动、横向连续性差问题,通过联合约束,提高了地震数据分辨率。经理论模型和实际地震数据处理应用,结果表明该方法拓宽了地震数据频带,频带展宽10 Hz以上,有效提升了数据分辨率和成像精度。

基于分布式压缩感知的智能用电网络高分辨率谐波与间谐波测量

安全可靠的电能质量是智能用电网络的基本需求,谐波与间谐波则是其中最常见的电能质量扰动之一,在智能用电网络中准确的测量分析谐波和间谐波,对于保障用电设备安全具有重要意义。本文提出了一种基于分布式压缩感知的智能用电网络谐波与间谐波测量方法,首先通过构建多通道谐波与间谐波测量模型,将高分辨率的频率估计问题转化为分布式压缩感知中的多测量向量稀疏重构问题,然后利用智能用电网络下各用户谐波与间谐波信号可联合稀疏表示的特性,在不延长观测窗长的前提下,提高了频率估计的准确度,提升了智能用电网络下的抗噪声干扰能力,最终达到准确分析谐波与间谐波的目的。实验结果表明,相较现有的谐波分析参数及非参数方法,本方法在谐波与间谐波测量的准确度和对噪声的鲁棒性上都有相应的提升,为智能用电网络中电能质量的治理提供了有效的参考依据。

压缩感知高分辨率接收函数叠加成像及其应用

接收函数成像方法纵向分辨能力高,而其水平分辨能力很大程度上取决于地表观测台站分布.经典共转换点(Common Conversion Point,CCP)叠加成像方法应用中,如果存在台站稀疏区,往往需要统一选取较大尺度叠加半径以获得连续的成像剖面.这不仅造成台站密集区域成像分辨率损失,且使成像界面产生明显的叠加痕迹.本文结合压缩感知理论和经典CCP成像方法实现提高空间分辨率的接收函数成像.我们假设地下界面在局部范围内变化较缓慢、形态特征稳定,那么接收函数信号相应具有一定的稀疏特性.基于此假定,首先通过压缩感知稀疏促进算法从稀疏、不规则分布的地震台阵接收函数重构出密集、规则化的“虚拟台阵”接收函数.之后,利用重构得到的“虚拟台阵”接收函数,采用小尺度叠加半径进行共转换点叠加成像获得高分辨率转换界面成像剖面.特别地,我们在叠加成像前进行了叠前成像点振幅补偿处理,以克服台站分布不均匀导致的成像能量不均衡问题.台站越稀疏的区域,其振幅补偿值越高.本文方法可以极大减少经典CCP成像方法实际应用中为了兼顾台站稀疏区域采用大尺度叠加半径所造成的空间分辨率损失和“阶梯状”界面的叠加痕迹,在保证台站密集区高分辨率成像结果的同时有效提高台站稀疏区的成像分辨率并提升成像质量.数值模拟测试和华北克拉通科学台阵观测数据应用结果表明,压缩感知接收函数叠加成像方法可以实现可靠的高分辨率深部转换界面成像,在高分辨率深部结构研究中具有广阔的应用前景.

雷达高分辨率紧凑感知矩阵追踪算法

针对压缩感知雷达的感知矩阵相干系数随分辨率增加而增大以致不能以大概率对稀疏向量进行完美重构的问题,直接基于原始感知矩阵,提出紧凑感知矩阵追踪(CSMP)算法。该文将CSMP算法应用于十字阵雷达的2维波达方向(DOA)估计并进行了计算机仿真。仿真结果表明与多信号分类(MUSIC)算法,子空间追踪(SP)算法,基追踪(BP)算法和稀疏贝叶斯学习(SBL)算法相比,基于CSMP算法的DOA估计分辨率得到了较大提高。

基于压缩感知的单端口高分辨率DOA估计

基于空间目标空域的稀疏性,提出一种基于压缩感知(CS)的单端口波达方向(DOA)估计算法。在单端口阵列的基础上,验证了其压缩感知模型的感知矩阵满足约束等容(RIP)的条件,并利用丹茨格选择器(DS)恢复原始信号。该算法在一个射频端口的情况下,可在低快拍数情况下有效估计任意相干性信号的DOA,算法具有高的估计精度及角度分辨率,其性能优于传统DOA估计算法。仿真结果验证了该算法的有效性和优越性。

焦平面编码高分辨率红外成像方法

红外成像系统由于探测器加工工艺的限制,很难通过减小像元尺寸或增加阵元数量的方式实现高分辨率成像。压缩感知理论提供了一种新的提高成像分辨率的方法,在光学系统的焦平面处放置编码掩膜,使得红外探测器得到的图像是被观测场景的压缩采样,再通过稀疏优化算法重构出原始图像。决定图像分辨率的不是探测器的像素尺寸,而是编码掩膜的孔径大小。在此框架下,设计了合适的光学编码掩膜子阵,利用多路技术实现了对同一场景的多次压缩采样,采用了线性Bregman迭代思想进行重构算法的设计,解决了二维成像大规模重构算法的求解速度和精度问题。数值仿真表明,该方法在保证图像重构质量的前提下可显著提高红外成像的分辨率。

基于高分辨率的图像配准技术优化

图像配准技术的应用十分广泛,随着人们生产生活水平的提高,对于图像配准技术的要求也越来越高。以遥感领域为例,对高 分辨率遥感图像的配准处理已经成为了该领域行业的竞争目标之一。本文基于高分辨率的图像配准技术技术的需求,利用混沌压缩感知技 术来对高分辨率的图像进行配准处理,并进行相应的调整和优化。

沙漠区地震数据高分辨率处理关键方法及其在尼日尔Agedem地区的应用

针对表层沙丘对地震反射波的高频能量吸收衰减严重会导致沙漠区地震资料存在分辨率低、能量弱、频带窄等问题,提出了一种结合微测井约束的近地表叠前Q补偿、叠前深度Q偏移及基于井约束的压缩感知叠后拓频等3种方法的地震资料处理方法,并将该方法在尼日尔Agedem地区进行了测试。研究结果表明:①经微测井约束的Q补偿法处理后,尼日尔Agedem地区地震资料信噪比和分辨率均更高,同相轴更光滑连续,有效信息能量增强,细小结构刻画得更为清晰;频带宽度从35 Hz拓宽至约70 Hz,主频从30 Hz提升至约45 Hz。②Q叠前深度偏移消除了地震波传播过程中由于介质非弹性因素和地层吸收所引起的衰减与频散,保证了成像精度。③基于井约束的压缩感知叠后拓频方法处理后的结果较无井约束拓频处理与井合成记录更为匹配,具有更好的保真性,进一步提升了弱信号能量,恢复了严重吸收衰减效应所造成的能量损失,尼日尔Agedem地区20~40 ms层位位置更准确,在无井约束处理后180 ms处出现的层位假象问题得到解决。④该联合方法在尼日尔Agedem地区的应用取得了较好的效果,处理后的地震资料断层结构清晰、断面波干脆、小断层错段明显容易识别;结合测井数据对DB1井进行井-震标定后,全井段相关系数大于0.92。

基于压缩感知的声波测井曲线分辨率提高方法研究

测井曲线高分辨率处理是提高薄层测井解释精度的一条重要途径,对重新评价老井测井资料,寻找漏失掉的油气层具有非常重大的意义。文章提出一种新的信号处理方法—压缩感知方法,它能提升声波测井曲线的纵向分辨率,求出地层的实际时差,并对模型数据和实际声波测井资料进行了处理。结果表明,该方法有效地提升了声波测井曲线的纵向分辨率。

基于压缩感知EPI的ASL技术在健康志愿者脑灌注成像中的应用研究

目的探讨基于联合压缩感知(Compressed Sensing,CS)平面回波成像(Echo Planer Imaging,EPI)的动脉自旋标记(Arterial Spin Labeling,ASL)技术,即EPICS-ASL序列在脑灌注成像中的应用价值,并与传统EPI-ASL序列进行比较。方法前瞻性收集30例志愿者行EPICS-ASL和传统EPI-ASL序列扫描。在ASL原始图上选取基底节、灰质、白质、脑干和小脑作为感兴趣区(Region of Interest,ROI),测量并计算各ROI的信噪比(Signal to Noise Ratio,SNR)和灰质/白质对比噪声比(Contrast to Noise Ratio,CNR灰质/白质);2名医师独立双盲采用4分法主观评估两组图像质量。采用配对t检验比较两组图像的SNR和CNR灰质/白质,采用秩和检验比较两组图像主观评分结果。结果客观评价,EPICS-ASL组各ROI的SNR和CNR灰质/白质均优于EPI-ASL组各ROI的SNR和CNR灰质/白质(均P<0.001);主观评价,EPICS-ASL组的图像质量评分也优于EPI-ASL组(均P<0.001)。结论EPICS-ASL序列显著优于传统EPI-ASL序列的图像SNR和CNR,图像质量更高,具有进一步临床应用的潜力。

压缩感知联合并行采集技术的屏气3D LAVA FLEX序列在肝脏磁共振快速成像中的应用

目的探讨压缩感知(compressed sensing,CS)不同加速因子(acceleration factor,AF)联合并行采集技术(parallel acquisition technique,PAT)基于区域增长和相位校正水脂分离技术的三维肝脏容积加速采集(three-dimensional liver acqusition with volume acceleration flexible,3D LAVA FLEX)屏气序列在肝脏MR快速成像中的应用。材料与方法招募28名健康受试者,采用GE Architect 3.0 T MR仪行结合PAT AF 2以及不同CS AF的屏气3D LAVA FLEX序列的肝脏扫描。扫描序列分为五组,分别为PAT 2组和基于PAT 2的CS 1.2、CS 1.5、CS 2、CS 2.4组。由两位观察者分别对肝脏的水相、同相位(in-phase,IP)、反相位(opposed-phase,OP)图像质量进行5分制主观评分。取肝门水平的同一层面,放置感兴趣区域(region of interest,ROI)于肝右叶前、后段和肝左叶内、外段及其同一相位方向的右侧竖脊肌。记录各个ROI的平均信号强度(signal intensity,SI)及竖脊肌的噪声强度(standarddeviationg,SD)值,分别计算图像信噪比(signal-to-noiseratio,SNR)以及对比噪声比(contrast-to-noise ratio,CNR)。用组内相关系数(intra-class correlation cofficient,ICC)分析两位观察者主观评分和测量数据一致性;用Kruskal-Wallis H检验分析主观评分间差异;使用单因素方差分析(analysis of variance,ANOVA)对比不同组间SNR、CNR的差异。结果两位观察者对图像质量的主观评分及测量数据均为一致性良好(ICC>0.75)。五组水相、IP和OP图的主观评分组间差异有统计学意义(P<0.001,P<0.001,P<0.001)。五组图像肝右叶前、后段和肝左叶内、外段SNR的组间差异有统计学意义(P<0.001,P=0.004,P=0.002,P<0.001),CNR的组间差异无统计学意义(P=0.802,P=0.979,P=0.772,P=0.910)。当CS AF=2.4时,水相、IP、OP图像的主观评分与常规PAT 2组差异有统计学意义(P=0.009,P<0.001,P<0.001),肝右叶前、后段和肝左叶内、外段SNR与常规PAT 2组差异有统计学意义(P=0.010,P=0.002,P<0.001,P<0.001)。结论随着CS AF的增加,扫描时间逐渐缩短,在保证图像质量的前提下,基于PAT AF 2的屏气3D LAVA FLEX序列临床推荐CS AF 2作为肝脏动态增强和IP、OP成像的扫描参数,并且比常规PAT AF 2的方案扫描时间下降44%,成像效率大幅提高。

压缩感知拓频技术在SHB地区应用

金湖凹陷北部SHB地区滩坝砂等隐蔽油气藏较发育,目前地震资料在该类油气藏勘探方面存在不足,不能满足目前精细刻画砂体的要求。压缩感知地震频带双向拓频技术是一种在压缩感知域通过反射系数反演,实现地震频带有效展宽的创新性技术,基于该技术在SHB地区地震资料处理、解释、反演及砂体识别中的应用,有效提升了上述隐蔽油气藏勘探的精度,为后续该技术的应用推广奠定了基础。

基于压缩感知技术的3D-MRCP在胆道梗阻中显示胆管扩张情况的应用价值

目的:探索基于压缩感知(CS)技术的三维磁共振胰胆管成像(3D-MRCP)在胆道梗阻中显示胆道扩张情况的应用价值。方法:回顾性分析57例胆道梗阻患者的术前常规MRCP、CS-MRCP和屏气CS-MRCP图像。57例中,恶性肿瘤22例,胆管结石或炎症29例,胆总管囊肿6例。比较3种扫描方式的扫描时间及客观评价指标(SNR、CNR);并由2位高年资诊断医师采用双盲法根据5级李克特量表对3种图像进行主观评价。根据呼吸频率幅度,分为呼吸平稳组31例和呼吸不平稳组26例,比较2组内不同扫描方式图像质量主观评价结果。结果:57例均表现为不同程度胆管扩张。常规MRCP、CS-MRCP和屏气CS-MRCP扫描时间分别约4 min 6 s、1 min 42 s、18 s。3种扫描方式SNR、CNR比较,差异均有统计学意义(均P<0.05)。2位医师主观评价一致性较好(K=0.951)。3种扫描方式主观评价结果差异均有统计学意义(P<0.001);呼吸平稳组3种扫描方式主观评价结果差异有统计学意义(P<0.001),其中常规MRCP和CS-MRCP均大于屏气CS-MRCP组(均P<0.05);呼吸不平稳组3种MRCP扫描方式主观评价结果差异均有统计学意义(P<0.001),其中屏气CS-MRCP均大于CS-MRCP和常规MRCP(均P<0.05)。结论:基于CS技术的3D-MRCP可很好地显示胆道梗阻患者胆管扩张情况,大大缩短扫描时间;对呼吸不平稳者,可优先选择屏气CS-MRCP。

压缩感知磁共振成像技术的临床应用

压缩感知磁共振成像技术以其高效的数据采集和图像重建,为临床医学提供了创新的工具。在神经系统疾病的诊断中,其快速成像和高质量图像使医生能够更全面地了解神经结构的变化。在肿瘤检测与分期中,该技术通过加速全身扫描和提高对动态血流的敏感性,为肿瘤的早期发现和治疗提供了更精确的影像学支持。在心血管疾病评估中,压缩感知技术通过减少扫描时间和提供高质量心血管图像,不仅提高了患者的舒适度,还为临床制定个性化治疗方案提供了更详细的心脏解剖信息。

基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术

高分宽幅SAR动目标成像对目标跟踪具有重要的意义,常规天基多通道SAR技术要实现高分宽幅动目标成像需要通道数量巨大,系统复杂度过高,而且图像在方位向存在成对回波,形成虚警。针对上述问题,该文提出了一种基于分布式压缩感知的高分宽幅SAR动目标成像技术,在通道数量较大时,通道数量相比常规高分宽幅动目标成像构型通道数量约降低1倍,利用动目标稀疏特性和杂波背景非稀疏特性构建分布式压缩感知观测模型,采用先方位1维分布式压缩感知重建再距离方位2维分布式压缩感知重建,实现杂波背景和稀疏动目标的重建,并抑制多通道SAR动目标成像中的成对回波。结合RADAR-SAT数据的仿真试验结果验证了该技术的有效性。