光学学报, 2018, 38 (4): 0410003, 网络出版: 2018-07-10   

基于卷积神经网络的低剂量CT图像去噪方法 下载: 1379次

Low-Dose CT Image Denoising Method Based on Convolutional Neural Network
作者单位
武汉大学电子信息学院, 湖北 武汉 430072
图 & 表

图 1. 网络结构示意图

Fig. 1. Schematic of the network

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图 2. 空洞卷积示意图。(a)步长为1;(b)步长为2;(c)步长为3

Fig. 2. Schematic of dilated convolution. (a) Step size is 1; (b) step size is 2; (c) step size is 3

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图 3. 测试图

Fig. 3. Testing images

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图 4. 去噪效果对比图。(a)原图;(b)低剂量图;(c) RED-CNN;(d)所提网络

Fig. 4. Denoising results comparison images. (a) Original CT image; (b) low-dose CT image; (c) RED-CNN; (d) proposed network

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图 5. 图4(a)中方框区域的放大图。(a)原图;(b)低剂量图;(c) RED-CNN;(d)所提网络

Fig. 5. Fig. 4(a) enlargement of the box region. (a) Original CT image; (b) low-dose CT image; (c) RED-CNN; (d) proposed network

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表 1所有测试图的客观指标

Table1. Objective indexes of all the testing images

Serial numberIndexLow-doseRED-CNNProposed network
PSNR /dB26.2732.3532.73
SSIM0.82090.93780.9378
RMSE0.04860.02410.0231
PSNR /dB27.4932.5932.34
SSIM0.84610.95730.9536
RMSE0.04220.02350.0241
PSNR /dB30.4335.7536.28
SSIM0.90650.96210.9630
RMSE0.03010.01630.0153
PSNR /dB24.7231.6533.19
SSIM0.77110.91840.9199
RMSE0.05810.02610.0219
PSNR /dB22.0027.0728.80
SSIM0.72520.89220.8968
RMSE0.07940.04430.0363
PSNR /dB20.8226.7228.16
SSIM0.69950.89500.8975
RMSE0.09090.04610.0391
PSNR /dB29.3036.8536.69
SSIM0.88430.96600.9653
RMSE0.03430.01440.0146
PSNR /dB29.7835.5135.29
SSIM0.91910.97070.9695
RMSE0.03240.01680.0172
PSNR /dB27.5937.7537.53
SSIM0.83370.96180.9605
RMSE0.04170.01300.0133
PSNR /dB27.2732.3733.53
SSIM0.86070.93410.9348
RMSE0.04330.02410.0211
AveragePSNR /dB26.5732.8633.45
SSIM0.82670.93950.9399
RMSE0.05010.02490.0226

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表 2复杂度对比

Table2. Comparision of complexity

ItemRED-CNNProposed network
Complexity1848000216864
Time consumption (CPU) /s12.4723.908
Time consumption (GPU) /s0.1800.061

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表 3不同网络结构的对比

Table3. Comparision of different network structures

Structure descriptionDefaultWithout BN and residual learningWithout concatenating feature mapsWithout dilated convolution
PSNR /dB33.4532.8433.3333.24
SSIM0.93990.93690.93820.9373
RMSE0.02260.02450.02290.0231

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表 4每个ConvBlock包含不同组数Conv-BN-ReLU时对去噪效果的影响

Table4. Impact on denoising performance when each ConvBlock contains different numbers of Conv-BN-ReLU

Structure descriptionNumbers of Conv-BN-ReLU contained in each ConvBlock
123
PSNR /dB33.2733.4533.33
SSIM0.92900.93990.9397
RMSE0.02300.02260.0229

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章云港, 易本顺, 吴晨玥, 冯雨. 基于卷积神经网络的低剂量CT图像去噪方法[J]. 光学学报, 2018, 38(4): 0410003. Yungang Zhang, Benshun Yi, Chenyue Wu, Yu Feng. Low-Dose CT Image Denoising Method Based on Convolutional Neural Network[J]. Acta Optica Sinica, 2018, 38(4): 0410003.

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