基于改进栈式自编码器的扩散光学层析成像逆问题求解方法研究

作者：田文旭; 杨丹^*; 魏竹林; 王骄

来源：生物医学工程学杂志, 2021, 38(04): 774-782.

• 扩散光学层析成像
• 机器学习
• 栈式自编码器
• 逆问题

扩散光学层析成像(DOT)逆问题病态性严重。传统方法成像精度不高,计算耗时,制约了DOT技术的临床应用。因此,本文提出一种基于栈式自编码器(SAE)的DOT逆问题求解方法。首先采用传统SAE方法代替迭代方法进行逆问题计算,其次改进了SAE神经网络的输出结构,使用单输出SAE降低单个网络负担,最后将改进SAE方法与传统列文伯格-马夸尔特(LM)迭代方法、传统SAE方法进行仿真比较。结果表明,本文所提方法逆问题求解平均用时只有LM迭代方法的1.67%,实验模型下均方误差(MSE)值较迭代方法降低了46.21%,较传统SAE方法降低了61.53%,图像相关系数(ICC)值较传统方法提升了4.03%,较传统SAE方法提升了18.7%,并且在3%噪声条件下具有良好的抗噪性。通过本文的研究结果证明,改进后的SAE方法相较于传统SAE方法具有更高的图像质量及抗噪性,同时相较传统迭代方法具有较快的计算速度,有利于神经网络在DOT逆问题计算中的应用。

• 单位
  东北大学