基于具结构性噪声去除的图像重建的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    11701388
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    21.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    A0505.反问题建模与计算
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Image reconstruction is everywhere – in cell phones, digital cameras and movie production. It is used routinely in science, engineering and medicine for diagnostics, inspection, control, etc. It allows great scientific breakthroughs such as pictures of Pluto from space probes, mapping of mental processes in the brain, and internal structures of the Earth, Moon and Sun...No matter the application or instrumentation, noise is present in the data. The only way to produce high-quality images is to use methods that remove the noise without deteriorating the image. This is not easy: different imaging systems involve different types of noise, and often the noise has structure that resembles components in the image...Consider X-ray body scanners that replace physical search in airports, prisons, etc. The X-ray dose must be kept low, and this increases the signal-to-noise ratio resulting in reconstruction artifacts. Here it is necessary to use noise-removal methods tailored to the Poisson noise of such systems...This project deals with a much broader type of noise: structured noise – unwanted image components such as ring artifacts in computed tomography, stripe effects in microscopy, and compression artifacts in digital images. The time is ripe to define and formulate structured noise in a unified mathematical framework and to use this insight to design algorithms that can handle structured-noise removal...The project will establish the first fundamental and unified framework for structured-noise removal, which incorporates a new system that automatically learns the structure. This framework will provide a new view of working with noise removal, and it will have a broad impact on many applications. The core elements of the project are 1) design a unified formulation of structured noise based on the underlying imaging systems, 2) develop mathematical analysis and algorithms to learn the structure of the noise automatically, 3) develop mathematical noise-removal models and corresponding theory, 4) design efficient computational algorithms.
图像重建广泛的应用于一切与图像相关的领域,而用于重建的数据中噪声是无法避免的,因此如何有效的去噪重建高质量图像一直都是图像科学中一个重要的研究课题。由于噪声的多变性和随机性,有效去噪并不容易。特别是当噪声具有一定的结构,我们很难将噪声与图像本身的信息区分开。..这个项目聚焦于一类更广泛意义的噪声——具结构性的噪声,如计算机断层扫描中的环状伪影,显微镜学中的条纹效应和数字图像中的压缩伪像。经过多年对各种噪声的研究,基于一个更加广义的数学框架来定义和去除具结构性噪声的时机已经成熟。在该项目中,我们将建立第一个针对具结构性噪声去除的统一框架,以期打破不同领域中一些本质相似或相关的噪声被反复研究的现状,构造一个可以涵盖并被应用于更多领域的平台。该项目的核心要素是:1)基于成像系统的具结构性噪声的模型; 2)对噪声结构的分析和算法; 3)去噪的数学模型和理论; 4)高效的算法。

结项摘要

图像重建广泛的应用于一切与图像相关的领域,而用于重建的数据中噪声是无法避免的,因此如何有效的去噪重建高质量图像一直都是图像科学中一个重要的研究课题。由于噪声的多变性和随机性,有效去噪并不容易。特别是当噪声具有一定的结构,我们很难将噪声与图像本身的信息区分开。..在这个项目中,我们围绕含有具结构性的噪声的图像重建问题进行了一系列深入的研究。我们主要考虑的问题有:1)对具有方向性的结构如何进行有效的重建;2)对于具有更复杂结构的问题如何构建数学模型,并进行图像分割和重建;3)对结构性噪声的另一来源,模型误差,的研究。针对这三个问题我们提出了一系列新的重建模型与算法,并在模拟数据和实际数据中进行了充分的验证。

项目成果

期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Simultaneous image fusion and denoising by using fractional-order gradient information
使用分数阶梯度信息同时进行图像融合和去噪
  • DOI:
    10.1016/j.cam.2018.11.012
  • 发表时间:
    2019-05-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF COMPUTATIONAL AND APPLIED MATHEMATICS
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Mei, Jin-Jin;Dong, Yiqiu;Huang, Ting-Zhu
  • 通讯作者:
    Huang, Ting-Zhu
Computed Tomography Reconstruction with Uncertain View Angles by Iteratively Updated Model Discrepancy
通过迭代更新模型差异进行不确定视角的计算机断层扫描重建
  • DOI:
    10.1007/s10851-020-00972-7
  • 发表时间:
    2020-07-04
  • 期刊:
    JOURNAL OF MATHEMATICAL IMAGING AND VISION
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Riis, Nicolai Andre Brogaard;Dong, Yiqiu;Hansen, Per Christian
  • 通讯作者:
    Hansen, Per Christian
TOMOGRAPHIC RECONSTRUCTION METHODS FOR DECOMPOSING DIRECTIONAL COMPONENTS
分解定向分量的断层重建方法
  • DOI:
    10.3934/ipi.2018060
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Inverse Problems and Imaging
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Kongskov Rasmus Dalgas;Dong Yiqiu
  • 通讯作者:
    Dong Yiqiu
Tomographic reconstruction with spatially varying parameter selection
通过空间变化的参数选择进行断层扫描重建
  • DOI:
    10.1088/1361-6420/ab72d4
  • 发表时间:
    2020-05-01
  • 期刊:
    INVERSE PROBLEMS
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Dong, Yiqiu;Schonlieb, Carola-Bibiane
  • 通讯作者:
    Schonlieb, Carola-Bibiane
Joint CT Reconstruction and Segmentation With Discriminative Dictionary Learning
具有判别词典学习的联合 CT 重建和分割
  • DOI:
    10.1109/tci.2018.2858139
  • 发表时间:
    2018-07
  • 期刊:
    IEEE Transactions on Computational Imaging
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Yiqiu Dong;Per Christian Hansen;Hans Martin Kjer
  • 通讯作者:
    Hans Martin Kjer

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其他文献

其他文献

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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

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          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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