基于小波稀疏的磁性纳米粒子成像算法研究

作者：张玉录; 柯丽^*; 杜强; 赵宇楠; 祖婉妮

来源：北京生物医学工程, 2021, 40(04): 337-345.

• 磁性纳米粒子成像
• 代数重建算法
• 小波变换
• 阈值算子
• 峰值信噪比

目的为了实现磁性纳米粒子成像(magnetic particle imaging, MPI)中粒子浓度空间分布的快速精准成像,针对系统矩阵成像方法所构建矩阵方程的求解问题,本文提出一种基于小波稀疏的MPI算法。方法首先通过仿真从基于零场线的开放式MPI电磁系统中获得MPI信号构建矩阵方程;然后在经典代数重建算法(algebraic reconstruction technique, ART)每次迭代后均采用小波变换提取图像中粒子分布边缘的非平稳特征,结合阈值算子稀疏运算去除图像中的干扰信号,实现粒子浓度空间分布成像;最后用峰值信噪比参数(peak signal-to-noise ratio, PSNR)对不同噪声下的成像结果进行分析。结果当系统信噪比为30 dB、20 dB、10 dB时,基于小波稀疏的MPI算法在快速收敛的前提下,所成图像的PSNR参数相较经典代数重建算法分别提升了67.83%、18.66%、8.05%。结论在低噪声水平下,基于小波稀疏的MPI算法可在短时间内实现粒子分布状况的高质量成像。

• 单位
  沈阳工业大学