激光与光电子学进展, 2018, 55 (11): 111103, 网络出版: 2019-08-14   

基于改进广义全变分的稀疏图像重建算法 下载: 1461次

Sparse Image Reconstruction Based on Improved Total Generalized Variation
作者单位
江南大学物联网工程学院, 江苏 无锡 214122
图 & 表

图 1. 像素点的八邻域空间

Fig. 1. Eight neighborhoods of pixel points

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图 2. 测试用的图像数据。(a) Sheep-Logan 图像;(b) Forbild-Head 图像;(c) Forbild-Abdomen 图像

Fig. 2. Image data used in the test. (a) Sheep-Logan image; (b) Forbild-Head image; (c) Forbild-Abdomen image

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图 3. 测试图像设置的ROI区。(a) Sheep-Logan图像;(b) Forbild-Head图像;(c) Forbild-Abdomen图像

Fig. 3. ROI regions of the test images. (a) Sheep-Logan image; (b) Forbild-Head image; (c) Forbild-Abdomen image

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图 4. 有限角度各算法重建图像及ROI对比(Sheep-Logan)。(a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM 算法;(f)本文算法

Fig. 4. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in finite angle (Sheep-Logan). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 5. 有限角度各算法重建图像及ROI对比(Forbild-Head)。 (a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM 算法;(f)本文算法

Fig. 5. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in finite angle (Forbild-Head). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 6. 有限角度各算法重建图像及ROI对比(Forbild-Abdomen)。 (a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM 算法;(f)本文算法

Fig. 6. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in finite angle (Forbild-Abdomen). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 7. 稀疏角度各算法重建图像及ROI对比(Sheep-Logan)。 (a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM算法;(f)本文算法

Fig. 7. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in sparse angle (Sheep-Logan). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 8. 稀疏角度各算法重建图像及ROI对比(Forbild-Head)。 (a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM算法;(f)本文算法

Fig. 8. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in sparse angle (Forbild-Head). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 9. 稀疏角度各算法重建图像及ROI对比(Forbild-Abdomen)。 (a)原始图像;(b) L1-Bregman 算法;(c) TV-ADM 算法;(d) TVAL3 算法;(e) TGV-ADM算法;(f)本文算法

Fig. 9. Reconstructed image and ROI comparison of different algorithms in sparse angle (Forbild-Abdomen). (a) Original image; (b) L1-Bregman algorithm; (c) TV-ADM algorithm; (d) TVAL3 algorithm; (e) TGV-ADM algorithm; (f) proposed algorithm

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图 10. 各算法重建图像第135列纵向剖面图对比。(a) Sheep-Logan 图像;(b) Forbild-Head 图像;(c) Forbild-Abdomen 图像

Fig. 10. Comparison of vertical cross-sectional views of 135th column of each reconstruction image. (a) Sheep-Logan image; (b) Forbild-Head image; (c) Forbild-Abdomen image

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表 1初始化参数设置

Table1. Initialization parameters

Parameterβμi(i=1,2,3)γα0α1
Value643210.22

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表 2有限投影角度下各算法重建图像的客观评价参数对比

Table2. Comparison of objective evaluation parameters of reconstructed images of various algorithms under finite projection angle

AlgorithmImageSSIMPSNR /dBRMSETime /s
L1-BregmanSheep-Logan0.54915.7480.16310.969
Forbild-Head0.43013.1750.21911.063
Forbild-Abdomen0.53515.6720.16511.328
TV-ADMSheep-Logan0.89122.2030.07816.467
Forbild-Head0.89321.9160.08016.453
Forbild-Abdomen0.96733.0240.02215.781
TVAL3Sheep-Logan0.89422.8070.07319.625
Forbild-Head0.89923.0720.07020.109
Forbild-Abdomen0.96833.6430.02122.234
TGV-ADMSheep-Logan0.89925.0390.05670.016
Forbild-Head0.93527.4200.04369.594
Forbild-Abdomen0.96735.3120.01868.609
ProposedSheep-Logan0.90326.0910.054150.682
Forbild-Head0.95429.2290.035149.531
Forbild-Abdomen0.97739.2310.011147.000

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表 3稀疏投影角度下各算法重建图像的客观评价参数对比

Table3. Comparison of objective evaluation parameters of reconstructed images of various algorithms under sparse projection angle

AlgorithmImageSSIMPSNR /dBRMSETime /s
L1-BregmanSheep-Logan0.61917.4490.13411.625
Forbild-Head0.18514.4410.19011.078
Forbild-Abdomen0.54316.3400.15212.953
TV-ADMSheep-Logan0.99545.4290.00516.797
Forbild-Head0.99339.1360.01116.531
Forbild-Abdomen0.98136.3390.01517.250
TVAL3Sheep-Logan0.99546.0750.00520.953
Forbild-Head0.99543.0740.00720.234
Forbild-Abdomen0.98538.5220.01222.000
TGV-ADMSheep-Logan0.99144.5820.00669.031
Forbild-Head0.99543.8100.00667.406
Forbild-Abdomen0.97839.6080.01171.922
ProposedSheep-Logan0.99950.0180.003144.250
Forbild-Head0.99952.1720.003146.359
Forbild-Abdomen0.99139.9300.010149.141

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班晓征, 李志华, 李贝贝, 徐敏达. 基于改进广义全变分的稀疏图像重建算法[J]. 激光与光电子学进展, 2018, 55(11): 111103. Xiaozheng Ban, Zhihua Li, Beibei Li, Minda Xu. Sparse Image Reconstruction Based on Improved Total Generalized Variation[J]. Laser & Optoelectronics Progress, 2018, 55(11): 111103.

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