基于贝叶斯估计的低剂量ct图像去噪算法

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1、学校代码10459学号或申请号201312172019密级硕士学位论文基于贝叶斯估计的低剂量CT图像去噪算法作者姓名：徐玉风导师姓名：蒋慧琴学科门类：工学专业名称：信号与信息处理培养院系：信息工程学院完成时间：2016年05月AthesissubmittedtoZhengzhouUniversityforthedegreeofMasterTheDenoisingAlgorithmofLow-DoseCTImagesBasedonBayesianEstimationByYufengXuSupervisor:Prof.HuiqinJiangSign

2、alandInformationProcessingSchoolofInformationEngineeringMay2016学位论文原创性声明，独立进行研，是本人在导师的指导下本人郑重声明：所呈交的学位论文巧所取得的成果，本论文不包含任何其他个人。除文中己经注明引用的内容外或集体己经发表或撰写过的科研成果。对本文的研巧作出重要贡献的个人和集。。体，均己在文中Ｗ明确方式标明本声明的法律责任由本人承担学位论文作者：维玄巧曰期：亦年ｔ月如曰／（＾学位论文使用授权声明本人在导师指导下完成的论文及相关的职务作品，知识

3、产权归属郑州大学。根据郑州大学有关保留，同意学校保留或向国家有关部、使用学位论文的规定口或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权郑州大学可将本学位论文的全部或部分编入有关数据库进行检索，可Ｗ采用影印、缩印或者其他复制手段保存论文和汇编本学位论文。本人离校后发表、使用学＾位论文或与该学位论文直接相关的学术论文或成果时，第署名单位仍然为郑州大学。。保密论文在解密后应遵守此规定学位论文作者：《余ｉ网曰期：如年月曰ＺｉｉＪｏ摘要摘要计算机断层成像(ComputedTomography，CT)

4、已经成为临床诊断和治疗的重要手段。为了降低CT检查中高剂量的X射线对人体的伤害,低剂量CT扫描逐渐成为临床应用的热点。但是，辐射剂量的降低导致低剂量CT图像中含有大量的量子噪声，这些噪声严重影响图像质量。同时，量子噪声与CT图像的像素值分布有关，传统的去除高斯噪声的方法对低剂量CT图像中的噪声去除效果不佳。故本文主要研究低剂量CT图像中量子噪声的去除算法，主要工作如下：噪声方差的估计精度决定了图像去噪的效果。针对传统的鲁棒性中值估计(MAD)方法对噪声方差估计精度较差的问题，本文提出一种改进的噪声方差估计算法。首先，利用非下采样剪切波变换把噪声

5、图像分解为低频系数和多尺度多方向的高频系数；然后，利用MAD方法估计图像高频系数的噪声方差；再次，在估计的该噪声方差值附近选择一系列的噪声方差候选值，并且，在贝叶斯最大后验估计的基础上计算每个候选值对应的剩余自相关功率；最后，利用剩余自相关功率有效改进了噪声方差的估计精度。一系列的实验结果表明，提出算法的噪声方差估计精度远远高于MAD算法。同时，利用提出算法对含有不同高斯噪声强度的同一CT图像和含有相同高斯噪声强度的不同CT图像进行去噪，实验结果表明提出算法不仅有效而且具有较强的自适应去噪能力。低剂量CT扫描是降低X线剂量的有效手段。针对X线剂

6、量降低产生量子噪声从而导致质量退化的问题，本文提出一种基于改进噪声方差的低剂量CT图像质量改善算法。首先对低剂量CT图像进行Anscombe变换，将量子噪声转化为近似服从高斯分布的噪声；其次，利用剪切波将变换图像分解成低频系数子带及多尺度多方向的高频系数子带；然后，针对低信噪比的高频系数子带，利用改进的噪声方差估计方法，并结合贝叶斯最大后验估计获得精确地非噪声高频系数;最后,利用剪切波逆变换和Anscombe逆变换获得重构图像。对多幅加入泊松噪声的常规剂量CT图像和多幅实际低剂量CT图像进行一系列仿真实验，定量评价和视觉效果均表明提出算法不仅能

7、有效去除图像中的噪声，而且更好的保留了图像的边缘信息和纹理信息。由于二维图像不够立体直观，导致医生的工作效率不高甚至导致误诊。本文利用提出算法对一系列低剂量胸部CT图像进行去噪，并且，将去噪后的图像I摘要进行三维重建。实验结果表明本文算法重建图像不仅提高了医生的工作效率，而且提高了临床诊断的精度。关键词:贝叶斯估计;低剂量CT;噪声方差估计;量子噪声IIAbstractAbstractCT(ComputedTomography)hasbecomeanimportantmeansofclinicaldiagnosisandtreatment.In

8、ordertoreducethedamageofX-rayradiationdoseonthehumanbody,thelow-doseCTscann