医学CT影像超分辨率深度学习方法综述

图像超分辨率(SR)是计算机视觉领域提高图像分辨率的重要处理方法之一,在医学图像领域有重要的研究意义和应用价值。高质量和高分辨率的医学CT影像在当前的临床过程中非常重要。近年来,基于深度学习的医学CT影像超分辨率重建技术取得了显著的进展,对该领域内的代表性方法进行了梳理,系统回顾了医学CT影像超分辨率重建技术的发展。介绍了SR基本理论,给出常用的评价指标;重点阐述基于深度学习的医学CT影像超分辨率重建方向的创新与进展,对各个方法的主要特点和性能进行了综合比较分析。最后,讨论了医学CT影像超分辨率重建方向上存在的困难和挑战,并对未来的发展趋势进行了总结与展望,希望能为相关研究提供参考。

基于海洋环境数据的水下作战视觉决策技术研究

海洋战场环境蕴含庞大而复杂的海量信息,传统的主要基于二维图表和人脑简单推理的海洋环境信息决策方式,在海量的且具有强烈时空变化性和抽象性的海洋环境信息面前已经无能为力,论文研究基于海洋战场环境信息的视觉数据融合决策技术,提出一种CT方式的人机一体化智能决策技术,在方法上为决策者应用视觉数据解决水下作战探测与反探测过程中的决策问题提供了一个快速、有效的途径,提高了决策速度与可信度。

数字图像伪彩色增强方法在岩土CT图像分析中的应用

直观岩土CT图像分析是最基本的CT分析方法,而高分辨率的岩土CT图像是这一分析方法的关键。为了提高岩土CT图像的分辨率,根据人眼的视觉特点,结合计算机数字图像颜色模式和图像格式,采用灰度级-彩色变换方法,对灰度CT图像进行伪彩色增强,显著地提高了CT图像的分辨率。

基于YOLO v5-OBB与CT的浸种玉米胚乳裂纹检测

浸种是玉米生产中重要的播前增种技术,对浸种过程中裂纹的高效检测是分析玉米胚乳裂纹变化规律的基础,是优良品种性状选育的关键之一,尚存在内部胚乳裂纹不可见、自动化检测程度不高等困难。基于CT扫描技术,在YOLO v5n检测网络的基础上,设计了YOLO v5-OBB旋转目标检测网络,其中OBB为有向目标边框,该网络使用旋转矩形框代替普通矩形框,并在Backbone部分加入位置注意力模块(CA),同时采用倾斜非极大值抑制算法(Skew-NMS)进行非极大值抑制得到最终预测框,以此实现长宽比大、方向不一的玉米胚乳裂纹检测。经过300次迭代训练,模型在测试集上的精确率P为94.2%,召回率R为81.7%,平均精度(AP)为88.2%,模型内存占用量为4.21 MB,单幅图像平均检测时间为0.01 s,与SASM、S2A-Net和ReDet旋转目标检测网络相比,AP分别提高15.0、16.9、7.0个百分点,单幅图像平均检测时间分别减少0.19、0.22、0.46 s,同时YOLO v5-OBB模型内存占用量分别为SASM、S2A-Net和ReDet模型的1.50%、1.43%和1.73%,与采用水平矩形框标注的YOLO v5网络相比,AP提高0.6个百分点,模型大小减小0.19 MB,单幅图像平均检测时间不变,两者均为0.01 s。将YOLO v5-OBB网络获取裂纹目标框坐标信息后得到的裂纹长度与在DragonflyEZ软件中得到的裂纹真实长度相比,两者绝对误差为0.04 mm,相对误差为0.93%。对不同CT灰度分布情况下玉米胚乳裂纹检测结果表明,该模型对较小灰度、较大灰度、混合灰度3种玉米胚乳裂纹图像的P分别为100%、100%、93.3%,R分别为100%、82.4%和79.8%,AP分别为99.5%、91.2%和86.8%。结果表明,所设计模型能有效实现玉米胚乳裂纹的检测,同时模型鲁棒性高,内存占用量小,可为玉米浸种过程胚乳裂纹的自动监测提供借鉴。

装备

河南省肿瘤医院启用全球最先进的放疗设备 本刊讯 近日，全球最先进的放射治疗设备在河南省肿瘤医院安装调试完毕并投入使用。这种叫做CT-vision的电子直线加速器是目前国际上最先进的放射治疗设备之一，这是国内第二台、河南省唯一的一台。与传统放射治疗设备相比，

首诊于眼科的鞍区肿瘤45例

目的:分析鞍区肿瘤的早期眼科临床表现,以减少误诊和漏诊。方法:回顾性分析了首诊于眼科,确诊为鞍区肿瘤的45例患者,眼科门诊常规检查:包括裸眼视力、矫正视力、瞳孔反射、散瞳眼底检查、眼压、计算机辅助中心视野检查(Humphrey)、鞍区CT平扫和加强,对其临床表现、病程、体征、辅助检查以及预后进行综合分析。结果:视力:无光感5眼;光感～0.1者6眼;0.12～0.4者35眼,0.5～0.8者39眼,≥1.0者5眼。散瞳检查眼底:早期视乳突水肿42眼,视神经乳头色红,边界模糊,生理凹陷消失,多在1.00～2.00D以下,视网膜静脉充盈、变粗。病程后期视神经乳头水肿34眼,视神经乳头直径变大,呈菌型隆起,多在3.00D以上,11眼视神经乳头表面有出血,视网膜静脉怒张、迂曲。视神经萎缩14眼。中心视野检查:双眼颞侧偏盲27例,单眼颞侧偏盲15例。鞍区CT扫描和加强:发现垂体瘤30例,颅咽管瘤8例,鞍结节脑膜瘤4例,碟骨嵴脑膜瘤3例。结论:鞍区肿瘤大多首诊于眼科,熟悉鞍区的解剖,加强神经眼科知识的学习,重视临床表现,完善辅助检查特别是重视眼底表现和视野改变可以提高鞍区肿瘤的诊断率。

复杂零件精密尺寸测量方法的研究进展

随着各类机械零件集成化程度不断提高,其结构也越来越复杂,传统的测量技术已无法实现对现代复杂构造零件尺寸的精密测量。近年来出现的结构光三维测量、激光扫描测量等先进的测量技术克服了传统测量方法的不足,提高了尺寸测量效率和精度。归纳了结构光三维测量技术、机器视觉测量技术、蓝光扫描测量技术、激光三角法测量技术、工业CT尺寸测量技术的测量原理及研究进展,并对几种测量技术的优缺点和精度进行了对比分析。

基于CTS的大地景仿真的参数优化设计

为解决大地景仿真时显示逼真度与画面流畅度相互制约的问题,对基于地形生成系统(creator terrain system,CTS)的大地景仿真进行参数优化设计。结合某型飞机飞行仿真系统研制实例,分析地形纹理和地形模型的生成原理,给出其参数设置,重点研究重要参数对纹理和地形生成的影响。仿真结果表明,该设计能有效解决地景逼真度与流畅度互相制约的难点。

小成像视野薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影对自身免疫性胰腺炎与胰腺癌的鉴别诊断

目的探讨小成像视野(FOV)薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查在自身免疫性胰腺炎(AIP)与胰腺癌中的鉴别诊断价值。方法收集21例AIP患者和21例胰腺癌患者的小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查影像资料及临床检查资料,21例AIP患者均经过穿刺活检证实或激素治疗明显改善,21例胰腺癌患者均经过手术病理证实。分析病灶所在部位、大小、密度、形态及强化方式,胰周、胰胆管、淋巴结以及相邻血管、组织等改变。结果 21例AIP中有12例为胰腺弥散性肿大,10例有假包膜影,15例病灶有延迟强化,11例主胰管不规则狭窄>3cm,上游胰管扩张均<5mm,11例胆总管"鸟嘴样"狭窄伴管壁增厚,2例有淋巴结肿大,3例有血管受累。而21例胰腺癌中16例为局限性肿块,无假包膜影及延迟强化,13例上游胰管扩张≥5 mm,且主胰管不规则狭窄<3 cm,16例为胆总管截断,未见管壁增厚,13例有淋巴结肿大,14例有血管受累。AIP与胰腺癌在弥散性肿大(57.1%vs 23.8%)、假包膜样结构(47.6%vs 0%)、CT延迟强化(71.4%vs 0%)、主胰管狭窄>3 cm(52.4%vs 0%)及上游胰管扩张≥5 mm(0%vs 62.0%)、胆总管截断(0%vs 76.2%)、胆总管增厚(52.4%vs 0%)、周围淋巴结肿大(0. 1%vs 62.0%)和血管受累(14.3%vs 66.7%)影像学表现上差异有统计学意义(P<0. 05)。小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影检查鉴别诊断AIP和胰腺癌的敏感性、特异性、准确率、阳性预测值、阴性预测值分别为90. 5%、81.0%、85.7%、82.6%、89.5%。结论小FOV薄层靶扫描胰腺动脉CT增强造影可以清晰显示病灶、胰管扩张及狭窄情况、血管受累情况、肿瘤小的供血动脉以及周围淋巴结转移情况,对AIP和胰腺癌有较高的鉴别诊断价值。

基于视觉定位的非确定轨迹CT系统

计算机断层成像(CT)系统需要精确和确定的扫描轨迹来获得高质量的图像。如果机械系统无法实现高精度的扫描轨迹,CT图像的质量将受到影响。该文提出了一种CT系统,通过视觉定位来实现非确定扫描轨迹下的CT成像。其中视觉定位系统通过对待测物体位移和转角的测量来获得实际扫描过程中射线与物体的精确几何关系。针对这种数据条件,提出了一种改进的滤波反投影(FBP)算法,实现非确定轨迹的CT图像重建。该方法将滤波反投影算法的适用范围从标准轨迹扩展到了通用轨迹。模拟数据计算和实验结果验证了该系统的可行性。此方法很大程度上为CT系统的设计提供了便利。

图像质量客观评价方法在CT图像中的应用

针对临床CT成像应用中保证图像质量可辨度的条件下降低射线剂量的要求,本文研究了客观图像质量评价算法在计算机辅助评价CT图像质量中的应用,特别是对低剂量CT图像的质量评价问题。针对CT图像质量失真,如噪声增加、空间分辨率降低、对比度降低等,本文在经典的图像信噪比评价方法的基础上,增加视觉信息保真测度、结构相似性测度的应用。改变CT射线剂量,以医生判断作为标准,评估客观图像质量评价测度用于CT图像质量预测的性能,进而分析CT图像的视觉失真特征。在对测试体模和动物切片进行的大量实验中,复小波域的结构相似性测度给出了与医生专业评判相符的结果。

图像引导放疗技术对提高脊柱转移瘤摆位精度的临床研究

目的:应用西门子CT Vision图像引导系统纠正脊柱转移瘤在行三维适形或调强放疗的摆位误差,以提高放疗精度。方法:回顾分析20例脊柱转移瘤患者应用CT Vision行图像引导的影像学资料,每位患者隔日在放疗前行CT图像引导,将实时扫描的CT图像与放疗计划时的参考CT图像作融合比较,分析比较图像引导纠正摆位误差前和纠正摆位误差后患者在左右、头脚、前后方向上的误差。结果:颈椎、胸椎、腰椎骨转移瘤分别为4、7、9例;放疗前CT引导图像与计划时参考CT图像比较在左右、头脚、前后方向上的平均误差分别为(1.7±0.9、2.1±0.6、2.3±0.8)mm、(1.9±1.1、1.5±1.7、3.0±1.9)mm、(2.5±0.5、1.8±2.0、-2.2±3.2)mm;纠正摆位误差后重新行CT扫描,在三维方向上的平均误差分别为(0.7±0.2、0.5±0.8、0.3±0.7)mm、(1.1±0.3、0.3±0.8、0.9±0.6)mm、(0.8±0.4、0.6±0.5、-0.2±1.1)mm。结论:脊椎转移瘤患者在放疗前行CT Vision图像引导可使放疗摆位精度控制在2 mm以内,对提高靶区照射剂量及保护脊髓有重要意义。

精细化工过程非接触式检测技术的若干研究实例

根据精细化工生产过程中工艺介质密度分布、液位/界面和酸碱浓度等参数的实际检测要求,分别对X射线数字成像、机器视觉和近红外光谱等非接触式检测技术进行了研究,构建了相应的检测系统,研究了相关图像处理和光谱校正建模技术,取得了良好的检测实验结果。基于低能X射线数字成像和图像处理技术,进行了粉体工艺介质相对密度分布的数字成像及图像重建,通过多项式拟合进行硬化伪影校正,实现了粉体工艺介质相对密度分布的准确估算。选用智能相机,设计了1套液位/界面机器视觉检测系统,利用图像预处理、Otsu阈值化和Harris角点检测识别液位,结合图像标定获取待测液位/界面。通过采集大量样品,用Antaris II傅立叶近红外光谱仪测试,并经光谱数据处理,建立了HCL水溶液摩尔浓度、Na OH水溶液质量百分数和摩尔浓度的近红外光谱校正模型,已用于某精细化学品的生产现场测试,提高了酸碱原料的检测鉴定效率。