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PET图像边缘保留去噪方法研究摘 PET图像边缘保留去噪方法研究 摘 要 恶性肿瘤已经成为导致死亡的主要原因之一，而计算机断层扫描(Computed Tomography，CT)、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)、正电子发 射断层扫描(Positron Emission Tomography，PET)等影像可为肿瘤诊断、分期、 放疗计划和疗效评估提供科学依据。PET功能影像能够反映人体的新陈代谢、生 理生化过程，在肿瘤诊疗中的作用不可替代，但PET影像噪声很大。本文针对 PET影像及其噪声分布特点，提出了一种多方向几何非线性扩散滤波 (Multi．Directional Geometric Nonlinear Diffusion Filtering，MD-GNLDF)去噪方 法和一种非局部几何非线性扩散滤波(NonLocal Geometric Nonlinear Diffusion Filtering，NL．GNLDF)去噪方法，具体情况如下： (1)几何非线性扩散滤波(Geometric Nonlinear Diffusion Filtering，GNLDF) 仅考虑了影像水平方向和竖直方向上的边缘信息，但边缘方向实际上是多变的。 本文对噪声像素点和边缘像素点模型进行了深入的分析，提出了多方向几何非线 性扩散滤波器。根据像素8．邻域方向梯度幅值之间的差异大小判断像素点是边缘 点还是噪声点。若是噪声点，则按照水平、竖直、主副对角线四个方向进行扩散； 若是边缘点，则仅沿该点边缘方向进行GNLDF扩散。我们发现：与GNLDF相 比，多方向几何非线性扩散图像去噪方法在峰值信噪比(Peak Signal Noise Ratio， PSNR)方面提高1．56dB以上，均方根误差(Root Mean Square Error，RMSE)降 低0．001以上，而图像增强因子(Image Enhancement Factor，IEF)提高2．37以上。 (2)GNLDF用于CT时能获得较好的去噪效果，但用于PET影像去噪时会 出现块状现象。NL．GNLDF首先计算PET影像的几何非线性扩散系数，然后对该 扩散系数进行非局部邻域加权平均，最后，用非局部加权平均后的扩散系数对PET 影像进行几何非线性扩散滤波。通过对几何非线性扩散系数的非局部邻域加权平 均，不仅能够消除GNLDF的块状现象，而且能够较大地提高各项影像性能指标， 增强图像视觉效果。事实上，与PURE．LET相比，使用非局部几何非线性扩散方 法进行PET去噪实验，PSNR提高约1．2dB，RMSE降低约O．00064以上，结构相 似度(Structural Similarity Index Measure，SSIM)提高大约0．0051以上，IEF则能 够提高2．7以上。 关键词：图像去噪：PET；泊松噪声；PURE．LET；GNLDF；各向异性扩散滤波 器；非线性扩散滤波器 II 万方数据 硕士学位论文Abstract 硕士学位论文 Abstract Malignant tumor has become one of the leading causes of death．Computer Tomography(CT)，Magnetic Resonance Imaging(MRI)，Positron Emission Tomography(PET)images provide tools for tumor diagnosis，staging，radiation therapy plan and curative effect evaluation．PET images can reflect the human‘S metabolism，physiological and biochemical process．So PET is a key imaging tool for tumor．However there are a lot of noises in PET images which needs to be removed． Based on PET image and its noise characteristics，we proposed a multi-directional geometric nonlinear diffusion filtering(MD—GNLDF)and a non-local geometric nonlinear diffusion filtering(NL—GNLDF)for denoising of PET images and preserving edge in the PET i