Joint Sino-German Research projekt: Feature based bi-modal image reconstruction

中德联合研究项目:基于特征的双模态图像重建

基本信息

项目摘要

Biomedical imaging aims at visualizing structural or functional information necessary for biological and pharmaceutical research or clinical diagnosis. The associated mathematical challenge is to reconstruct the information of interest from measured data, which typically poses an ill-posed inverse problem. Some recent developments focus on multi-modality technologies to enrich image information by fusing multiple imaging modalities. The strategy is to conduct imaging with multiple modalities, for example, performing diffuse optical tomography (DOT) and X-ray computerized tomography (XCT), simultaneously or sequentially. Classical approaches solve the related inverse problems separately and sequentially, such as computing an XCT reconstruction first followed by adding a DOT reconstruction.The natural observation that motivates the current project is that images of the same object, though obtained from different modalities, possess similar complementary feature information. Such feature information is in particular image edges and learned dictionaries for efficient representations. Hence, the complementary feature information from one modality can improve and steer the reconstruction of another modality, and vice versa, in an iterative manner. Our hypothesis is that image reconstructions for multi-modality systems can be jointly performed with enhanced image quality with less measured data via the communication through their feature information.The innovation of this project is to jointly solve the multiple inverse imaging problems rather than sequentially as previous approaches. Specific aims and milestones of this project are: M1) to develop a mathematical theory for feature representations from multiple imaging domains including similarity definitions of features and to apply them in regularization schemes for joint reconstruction from multi-modality data; M2) to establish efficient algorithms and their implementations for multi-modality feature regularized inverse problem; M3) validation of the methods for MALDI plus XCT and for DOT plus XCT. Upon the completion of this project, a new theory for imaging modality fusion will be established together with efficient algorithms and implementations.
生物医学成像旨在可视化生物和药物研究或临床诊断所需的结构或功能信息。相关的数学挑战是从测量数据中重建感兴趣的信息,这通常会带来不适定的逆问题。最近的一些发展集中在多模态技术上,通过融合多种成像模态来丰富图像信息。该策略是采用多种模式进行成像,例如同时或顺序进行漫射光学断层扫描 (DOT) 和 X 射线计算机断层扫描 (XCT)。经典方法分别和顺序地解决相关的逆问题,例如首先计算 XCT 重建,然后添加 DOT 重建。激发当前项目的自然观察是同一对象的图像,尽管从不同的模态获得,但具有相似的互补性特征信息。这种特征信息特别是图像边缘和用于有效表示的学习字典。因此,来自一种模态的补充特征信息可以以迭代的方式改进和引导另一种模态的重建,反之亦然。我们的假设是,多模态系统的图像重建可以通过它们的特征信息进行通信,以更少的测量数据联合执行增强的图像质量。该项目的创新之处在于联合解决多个逆成像问题,而不是像以前那样依次解决接近。该项目的具体目标和里程碑是: M1)开发来自多个成像领域的特征表示的数学理论,包括特征的相似性定义,并将其应用于多模态数据联合重建的正则化方案中; M2)建立多模态特征正则逆问题的高效算法及其实现; M3) MALDI 加 XCT 和 DOT 加 XCT 方法的验证。该项目完成后,将建立一种新的成像模态融合理论以及高效的算法和实现。

项目成果

期刊论文数量(10)
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Numerical Aspects of Cone Beam Contour Reconstruction
锥束轮廓重建的数值方面
  • DOI:
    10.1007/s11220-017-0164-9
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.2
  • 作者:
    A. K. Louis
  • 通讯作者:
    A. K. Louis
A primal-dual fixed point algorithm for multi-block convex minimization
多块凸最小化的原对偶不动点算法
  • DOI:
    10.4208/jcm.1612-m2016-0536
  • 发表时间:
    2016-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0.9
  • 作者:
    Chen Peijun;Huang Jianguo;Zhang Xiaoqun
  • 通讯作者:
    Zhang Xiaoqun
Numerical solvers based on the method of approximate inverse for 2D vector and 2-tensor tomography problems
基于二维矢量和二维张量层析成像问题的近似逆方法的数值求解器
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    E. Derevtsov;A. K. Louis;S. Maltseva;A. Polyakova;I. Syetov
  • 通讯作者:
    I. Syetov
Image restoration by minimizing zero norm of wavelet frame coefficients
  • DOI:
    10.1088/0266-5611/32/11/115004
  • 发表时间:
    2016-11-01
  • 期刊:
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Bao, Chenglong;Dong, Bin;Zhang, Xue
  • 通讯作者:
    Zhang, Xue
8. Uncertainty, ghosts, and resolution in Radon problems
8 氡气问题的不确定性、幽灵和解决方案
  • DOI:
    10.1515/9783110560855-008
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    A. K. Louis
  • 通讯作者:
    A. K. Louis
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