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专利号: 201810557240X
申请人: 安徽工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-07-17
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于,包括如下步骤:步骤1:准备网络所需训练数据集;

步骤2:构建投影数据复原卷积神经网络Rs;

步骤3:构建迭代重建卷积神经网络Re;

步骤4:将步骤2和步骤3构建的投影数据复原卷积神经网络Rs和迭代重建卷积神经网络Re进行级联,构建深度级联卷积神经网络,并通过步骤1得到的数据对网络进行训练,获取整个深度级联卷积神经网络的权重;

步骤5:利用训练好的深度级联卷积神经网络,对临床稀疏角度扫描下的CT投影数据Ps进行重建,得到高质量的CT图像V。

2.如权利要求1所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:步骤1中训练数据集通过如下方式获得:首先,从医院影像数据库中选取全角度扫描下的CT投影数据 并重建出高质量CT图像数据 然后,对投影数据 进行等角度间隔的降采样得到稀疏角度扫描下的CT投影数据 最后,将 和 作为训练投影数据复原卷积神经网络的样本输入和样本标签,将复原网络输出的投影数据和高质量的CT图像数据 作为训练迭代重建的卷积神经网络的样本输入和样本标签。

3.如权利要求2所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:CT图像数据 是由全角度扫描下的CT投影数据 经过TV迭代重建算法得到的。

4.如权利要求1所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:步骤2中构建的投影数据复原卷积神经网络Rs,包括训练数据预处理和网络学习两个部分;训练数据预处理部分包括对稀疏角度投影数据 进行插值和指数Anscombe变换两个操作,将投影数据预处理为光子信号数据网络学习部分包括生成网络、对数逆Anscombe变换、判别网络三个操作,具体步骤为:首先,利用生成网络,将预处理后的光子信号数据 映射为复原后的光子信号数据 然后,进行对数逆Anscombe变换得到复原后的投影数据 最后,通过判别网络来判别复原后的投影数据 与全角度扫描下投影数据 的一致性。

5.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:对稀疏角度投影数据 进行插值的方法为三次样条插值。

6.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:指数Anscombe变换定义为:其中I0为单能X射线的初始强度,P为输入的投影数据。

7.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:生成网络包含三个残差学习基本单元,每个单元含有三个卷积层,前两层采用ReLU激活函数,最后一层无激活函数,以实现将不同层的特征融合。

8.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:生成网络训练的损失函数 为复原后的投影数据 与全角度投影数据 之间的均方误差。

9.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:对数逆Anscombe变换定义为:其中 为经过复原后的光子信号数据。

10.如权利要求4所述的一种基于卷积神经网络的稀疏角度CT成像方法,其特征在于:判别网络包含三个卷积块线性叠加结构和一个激活层,其中,每个卷积块包括三个卷积层,将三维体数据图像块降为二维特征图,二维特征图通过一个包含256个隐藏层连接到输出节点;激活层采用Sigmoid激活函数,输出判别结果。