1.一种基于频域方向平滑Shearlet医学PET图像去噪方法方法,包含以下步骤:步骤1)建立新的医学PET图像噪声模型;
首先读取PET文件得到图像像素点rx,y,设无噪医学PET图像序列为{rx,y;x,y=1,
2,...,n,n∈N},其rx,y为医学PET图像中(x,y)点的灰度值;含噪医学PET图像的噪声模型一般如下s(x,y)=r(x,y)ε(x,y) (1)
这里,(x,y)分别代表视频图像的二维坐标,r(x,y)表示无噪声信号,ε(x,y)表示相乘噪声;
对上述噪声模型进行对数处理从而数字化,此时相乘的式(1)模型将变为相加的模型,如下log(s(x,y))=log(r(x,y))+log(ε(x,y)) (2)此时,得到的信号log(s(x,y))即是通常看到的医学PET图像;
因此式(2)模型经过频域方向平滑Shearlett变换后得到下面医学PET图像模型:其中 和 分别表示含有噪声的Shearlet系数、无噪声的Shearlet系数和高斯噪声的Shearlet系数;其中上标j为Shearlet变换的分解层数,下标(x,y)为变换域内的坐标;
步骤2)生成新的频域方向平滑Shearlet滤波器组与尺度滤波器组;
尺度滤波器主要用来保留PET图像的主要轮廓部分,v为辅助函数,w为频域坐标,其频域表达式如下:传统的方向滤波器主要用来克服小波系统方向性不足的缺点,从而对PET图像进行更好方向逼近,其频域表达式如下,其中b为bump函数:新的频域方向平滑的滤波器表达式如下:
新的频域尺方向平滑滤波器较原始的方向滤波器,边界更平滑,没有高频分量泄露,能更好的进行方向滤波,因此能更好的进行多方向滤波,故能得到更好的PET图像去噪效果;
步骤3)计算频域平滑多尺度与多方向分解的Shearlet系数;
产生了频域方向平滑Shearlet系统之后还需要使用该系统与步骤一读到的PET图像做内积运算从而产生多尺度多方向的平滑Shearlet系数,系数的算法过程如下所示,其中FFT、IFFT分别为多维傅里叶变换与逆变换;
频域方向平滑Shearlet正变换系数的具体算法过程为:X*Y J
S1.输入一个磁共振图像f∈R ,尺度参数J∈N,一个剪切向量参数k∈N ,以及选择频域方向平滑滤波器DirectionFilter、频域尺度低通滤波器QuadratureMirrorFilter;
S2.计算输入信号的频率谱ffreq=FFT(f);
X*Y*nth
S3.计算i=1时的Shearlet系数shearletCoeffs(i)∈R ,根据卷积理论和框架理论S4.计算i=i+1,重复第三步,直到i=J,对得到的系数求和shearletCoeffs(i);
S5.输出频域方向平滑Shearlet系数shearletCoeffs(i);
其中第S3步中nth代表了整个频域方向平滑Shearlet系统的冗余度;
步骤4)对高频部分的子带频域方向平滑Shearlet系数进行新的统一阈值法处理;
经过多尺度与多方向分解的PET图像子带部分噪声的Shearlet系数一般都很小并且接近于0,因此我们需要保留较大的系数,需要通过一个阈值函数来区分有用系数与需要去除的噪声系数;
提出了一种更加适合医学PET图像的阈值函数,其公式如下其中,aj属于j层的自适应参数,J为最大的分解层数,M为Shearlet系数个数,σn是噪声的标准差,σw,j为无噪图像的标准差;在阈值函数中,噪声的标准差σn和无噪图像的标准差σw,j是未知的;其中,σn可以由剪切波变换分解后第一层的子带剪切波系数G1,k绝对值的值得到,其中j=1,k为方向,即:由于小波变换是线性变换,而剪切波变换是小波变换的高维拓展,也是满足线性变换,因此可得:由于无噪信号的系数和高斯噪声的系数都是符合零均值的模型分布,j层的剪切波系数的标准差σg,j可由该层的剪切波系数得到:这里,j,k分别表示层数和该层的方向;可得:
在频域尺度平滑Shearlet变换去噪方法中,首先选定一个给定阈值,然后按照一定的规则对Shearlet系数进行收缩,便完成了对频域尺度平滑Shearlet系数的去噪;即给定一个阈值,所有绝对值小于这个阈值的系数被当作噪声,然后对其作置零处理;
步骤5)作频域方向平滑Shearlet逆变换处理,得到去噪后的医学PET图像;
经过统一阈值处理就可以得到去噪后的频域方向平滑Shearlet系数,为了得到去噪后的PET图像,还需要对系数进行频域方向平滑Shearlet逆变换,从而可以得到利于医师分析的清晰的PET图像;
频域方向平滑Shearlet逆变换得到重构PET图像的具体算法过程为:X*Y*nth
T1.输入频域尺度方向Shearlet系数shearletCoeffs(i)∈R ;
X*Y
T2.设frec∈R 代表重构后的图像序列;
T3.计算i=1下shearletCoeffs(i)的重构图像序列频率谱frec,根据卷积理论和框架理论T4.重复第三步,计算freci=i+1直到i=J,并求和frec;
T5.做逆傅里叶变换得到重构图像序列frec:=IFFT(frec);
经过上述5步,最终可以得到更清晰的医学PET图像。