基于分数阶导数的图像重建方法及其在工业CT中的应用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11571003
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    50.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0505.反问题建模与计算
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

CT image reconstruction has important applications in the fields of industry, medical diagnose and nuclear physics. The goal of image reconstruction is to recover the inner structure of objects and obtain quantitative character of materials, such as density and edge position. The time cost of image reconstruction is also important to application fields. This project will do investigation on image reconstruction modeling and algorithm. Instead of integer-order derivatives, the fractional-order derivatives based image reconstruction models will be approached in order to get better recovery of image textures. The order of fractional derivative will be chosen adaptively according to the local structure of image. The Alternating Direction Method of Multipliers will be used to solve the proposed models. The original optimization problem will be divided into a few sub-problems to solve. The challenge work is how to construct the sub-problems, and make sure their convergence to the original problem. The fast algorithm for each sub-problem is going to be designed. Finally, the proposed models and algorithms will be tested by synthetic data and real data.
CT图像重建问题在工业、医学以及核物理诊断中有重要应用。对被测物体内部精细结构的重建和某些物理量(如密度、边界)的定量诊断是图像重建的目的,图像重建速度也是应用领域十分关注的问题。本项目拟在图像重建的模型和算法方面开展工作。建立基于分数阶导数的图像重建模型,用分数阶导数取代整数阶微分算子,根据图像局部结构,给出分数阶导数阶数的自动选取方法,以达到对图像精细结构的重建。算法方面,拟基于交替方向优化法ADMM的思想,将原问题分解为几个子问题分别求解,研究子问题的分解方式、子问题的快速算法以及对原问题的收敛性。利用模拟数据和实验数据对所提的模型和算法进行检验。

结项摘要

基于投影的图像重建问题在医学、工业、核物理等领域都有重要应用,基于在武器物理研究中高能x射线成像问题的需求背景,我们主要研究了具有轴对称性的三维物体的物理量重建。建立了不同噪音类型的图像复原与图像重建数学模型及算法,在模型中引入了分数阶全变分正则化项,给出了基于ADMM及Primal-Dual的数值求解方法,数值结果显示了分数阶模型较整数解模型对纹理图像去噪及细节重构方面的优势。数值试验验证了所提模型和算法的有效性。研究工作展示了分数阶导数在图像处理中的应用前景,发展了图像重建及复原的相关模型和算法,促进了优化问题算法的研究,也将进一步推动分数阶导数的理论研究。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(1)
专利数量(0)
基于Abel变换的图像重建自适应方法
  • DOI:
    10.15953/j.1004-4140.2017.26.04.05
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    CT理论与应用研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杜健鹏;梁海霞;魏素花
  • 通讯作者:
    魏素花
Uncerntainty Quantification of Density Reconstruction Using MC Method in High-Energy x-ray Radiography
高能 X 射线照相中使用 MC 方法进行密度重建的不确定性量化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Communications in Computational Physics
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Xinge Li;Haibo Xu;Na Zheng;Qinggang Jia;Tongxiang Gu;Suhua Wei
  • 通讯作者:
    Suhua Wei

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其他文献

高能X射线辐射成像的定量模拟与密度重建(英文)
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    计算物理
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许海波;胡渊;魏素花
  • 通讯作者:
    魏素花
轴对称物体X射线层析成像的变分模型与算法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国科学:数学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈柯;魏素花
  • 通讯作者:
    魏素花
第十一届稠密Z箍缩国际会议概况
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    惯约国际动态
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    宁成;丁宁;魏素花
  • 通讯作者:
    魏素花

其他文献

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AI项目思路

AI技术路线图

魏素花的其他基金

利用稀疏投影的CT图像重建方法研究
  • 批准号:
    12271053
  • 批准年份:
    2022
  • 资助金额:
    46 万元
  • 项目类别:
    面上项目
由投影重建图像的全变分正则化数值方法
  • 批准号:
    10971244
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    27.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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  • 资助金额:
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  • 项目类别:
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相似海外基金

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知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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