利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2024100289833
申请人: 广东海洋大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种低剂量CT图像修复方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:S100,获取数据集,所述数据集包含正常剂量CT图像以及相应的低剂量CT图像;

S200,构建用于修复低剂量CT图像的深度神经网络,将所述数据集输入至所述深度神经网络进行训练,得到所述低剂量CT图像的关键信息特征;

S300,通过改进的去噪器对所述低剂量CT图像的关键信息特征进行去噪处理,得到所述低剂量CT图像的重建图像,进而基于所述重建图像确定所述低剂量CT图像和正常剂量CT图像的损失函数;

S400,构建图像恢复模型,建立所述图像恢复模型的求解模型;

S500,基于所述求解模型对所述深度神经网络进行迭代训练,直至损失函数低于设定的损失阈值,得到低剂量CT图像修复模型;

S600,获取待修复的低剂量CT图像,将所述待修复的低剂量CT图像输入所述低剂量CT图像修复模型,得到修复后的CT图像;

S300中,所述通过改进的去噪器对所述低剂量CT图像的关键信息特征进行去噪处理,得到所述低剂量CT图像的重建图像,包括:S310,基于改进深度神经网络模型构建去噪器,在所述去噪器中,将一系列全连接卷积层作为堆叠编码器,并使用一系列全连接反卷积层来形成堆叠的解码器;

S320,通过所述去噪器对所述低剂量CT图像进行去噪处理,从所述低剂量CT图像的关键信息特征中提取关键信息,得到所述低剂量CT图像的重建图像。

2.根据权利要求1所述的一种低剂量CT图像修复方法,其特征在于,S200中,所述构建用于修复低剂量CT图像的深度神经网络,将所述数据集输入至所述深度神经网络进行训练,得到所述低剂量CT图像的关键信息特征,包括:S210,构建深度神经网络,基于所述深度神经网络建立从正常剂量CT图像到低剂量图像的映射关系模型,所述映射关系模型为: ;

其中,为低剂量CT图像,为正常剂量CT图像, 为修复后的图像,表示深度神经网络中的反卷积,即从正常剂量CT图像到低剂量CT图像的映射关系;

S220,采用批量训练方法,将所述数据集输入至所述深度神经网络进行训练,并通过构建好的空间注意力模块、通道注意力模块和空间通道混合注意力模块,得到所述低剂量CT图像的关键信息特征。

3.根据权利要求2所述的一种低剂量CT图像修复方法,其特征在于,所述低剂量CT图像和正常剂量CT图像的损失函数通过以下公式计算得到:;

其中,表示正常剂量CT图像, )表示重建图像,表示第i张低剂量CT图像, 表示所述数据集中第i张正常剂量CT图像,N表示所述数据集中低剂量CT图像的总数。

4.根据权利要求3所述的一种低剂量CT图像修复方法,其特征在于,S400中,所述构建用于图像恢复的图像恢复模型,将所述图像恢复模型转换为求解模型,包括:S410,构建图像恢复模型,所述图像恢复模型的表达式为:;

其中,是辅助变量,表示观测图像,表示原始图像,表示线性算子, 表示与先验相关联的正则化因子,λ是加权于正则化项的参数;

S420,将求解图像恢复模型转化为约束优化问题,所述约束优化问题的表达式为:;

其中,是惩罚参数;

S430,使用替代ADMM技术将所述约束优化问题转化为两个子问题:;

其中,v表示增广拉格朗日乘子,k表示时间间隔参数, 表示在k时刻的增广拉格朗日乘子, 表示在k的下一时刻的低剂量CT图像, 表示k时刻的低剂量CT图像, 表示在k+

1时刻的 子问题, 表示在k时刻的 子问题;子问题也称为 的邻近算子在点u处的计算问题;

S440,使用带有积分项的Newton‑Raphson迭代算法建立 的求解模型, 的求解模型为:;

其中,表示单位矩阵;

将 的求解模型重写为:

其中,γ是比例因子,γ>0,E是积分项,W表示图像的特征权重矩阵值;

其中, 是稳态误差, 、 和 分别代表不同的系统参数;

的求解模型为:

,其中, 表示去噪器。

5.根据权利要求4所述的一种低剂量CT图像修复方法,其特征在于,S500中,所述基于所述求解模型对所述深度神经网络进行迭代训练,直至损失函数低于设定的损失阈值,得到低剂量CT图像修复模型,包括:将所述数据集构建为训练集 和测试集 ,在训练过程中,采用批量训练的方法,将所述训练集 按批量大小 分为多个批次的输入数据依次输入深度神经网络中进行训练,对于每一批次的输入数据,在经过深度神经网络后,得到正常剂量CT图像;

将所述测试集 按批量大小 分为多个批次的测试数据依次输入深度神经网络中进行训练,对于每一批次的测试数据 ,利用损失函数计算深度神经网络的模型损失;

基于所述模型损失更新深度神经网络的反向传播参数,使用求解模型对深度神经网络进行迭代训练,直至确定损失函数低于设定的损失阈值,得到低剂量CT图像修复模型。

6.一种低剂量CT图像修复系统,其特征在于,所述系统包括:至少一个处理器;

至少一个存储器,用于存储至少一个程序;

当所述至少一个程序被所述至少一个处理器执行,使得所述至少一个处理器实现如权利要求1至5任一项所述的低剂量CT图像修复方法。

7.一种计算机可读存储介质,其中存储有处理器可执行的程序,其特征在于,所述处理器可执行的程序在由处理器执行时用于执行如权利要求1至5任一项所述的方法。