Matlab实现的光声图像重建算法研究

版权申诉
5星 · 超过95%的资源 6 下载量 12 浏览量 更新于2024-12-14 2 收藏 5.41MB RAR 举报
资源摘要信息:"本资源提供了深入研究光声成像技术中图像重建算法的文档。光声成像技术,又称为光声断层成像或光声计算断层成像,是一种结合了光学成像的高对比度和超声成像的高分辨率的生物医学成像技术。通过发射脉冲激光,使得组织产生热弹性扩张,进而产生超声波信号,通过探测这些超声波信号可以对组织内部进行成像。本资源中所涉及的图像重建算法,主要是指利用接收到的超声信号来计算出初始压力分布的方法,从而实现对生物组织内部结构的可视化。 光声成像的核心是算法,通过算法处理可以有效提高成像质量。在这篇研究中,使用了matlab作为主要的开发工具,matlab以其强大的数学计算和图形处理能力而著称,非常适合进行光声成像算法的开发和仿真。文档详细罗列了光声成像的相关理论知识,包括光声效应的物理原理、信号处理技术、图像重建算法的数学模型等。 在进行光声图像重建时,需要解决的关键问题包括信号去噪、反演算法的选择、成像系统的校准和优化等。研究者需要对这些关键问题有深入的理解,并在此基础上开发出更高效、更精确的图像重建算法。文档中可能还包含了仿真数据的分析,实验结果的验证,以及对算法性能的评估等内容。 光声成像技术在生物医学成像领域具有广泛的应用前景。例如,它可以用于乳腺癌的早期检测、血氧水平的监测、皮肤病变的诊断等。与传统的X射线计算机断层扫描(CT)和磁共振成像(MRI)相比,光声成像对活体组织具有更高的安全性,因为它是非电离辐射成像技术,对组织的侵袭性更低,特别适合于长期动态监测和研究生物组织的生理和病理过程。 文档中可能还会提及一些光声成像技术的最新研究进展和未来的发展趋势。包括多波长光声成像、三维成像技术、便携式光声成像设备的研发等。这些新的研究方向为光声成像技术带来了更多的可能性和应用空间,也为研究者提供了新的研究课题和挑战。" 知识点: 1. 光声成像技术的基本概念和原理:光声成像是一种利用激光激发组织产生声波信号,并通过检测这些声波信号来构建图像的成像方式。 2. 光声成像与传统成像技术的对比:光声成像相对于X射线CT和MRI,其安全性更高,对生物组织的侵袭性更小。 3. 光声成像在生物医学领域中的应用:在疾病检测、血氧水平监测、皮肤病变诊断等方面具有重要作用。 4. 光声图像重建算法的研究重要性:图像重建算法是光声成像中获取高质量图像的关键步骤。 5. 使用Matlab开发光声成像算法的优势:Matlab的数学计算和图形处理能力为算法的开发和仿真提供了便利。 6. 光声成像中的信号处理和算法优化:包括信号去噪、反演算法的选择、系统校准等方面的研究。 7. 光声成像技术的最新研究进展:如多波长成像、三维成像技术、便携式设备研发等,为技术的发展开辟新方向。

帮我给每一行代码添加注释 class DeepKalmanFilter(nn.Module): def __init__(self, config): super(DeepKalmanFilter, self).__init__() self.emitter = Emitter(config.z_dim, config.emit_hidden_dim, config.obs_dim) self.transition = Transition(config.z_dim, config.trans_hidden_dim) self.posterior = Posterior( config.z_dim, config.post_hidden_dim, config.obs_dim ) self.z_q_0 = nn.Parameter(torch.zeros(config.z_dim)) self.emit_log_sigma = nn.Parameter(config.emit_log_sigma * torch.ones(config.obs_dim)) self.config = config @staticmethod def reparametrization(mu, sig): return mu + torch.randn_like(sig) * sig @staticmethod def kl_div(mu0, sig0, mu1, sig1): return -0.5 * torch.sum(1 - 2 * sig1.log() + 2 * sig0.log() - (mu1 - mu0).pow(2) / sig1.pow(2) - (sig0 / sig1).pow(2)) def loss(self, obs): time_step = obs.size(1) batch_size = obs.size(0) overshoot_len = self.config.overshooting kl = torch.Tensor([0]).to(self.config.device) reconstruction = torch.Tensor([0]).to(self.config.device) emit_sig = self.emit_log_sigma.exp() for s in range(self.config.sampling_num): z_q_t = self.z_q_0.expand((batch_size, self.config.z_dim)) for t in range(time_step): trans_loc, trans_sig = self.transition(z_q_t) post_loc, post_sig = self.posterior(trans_loc, trans_sig, obs[:, t]) z_q_t = self.reparametrization(post_loc, post_sig) emit_loc = self.emitter(z_q_t) reconstruction += ((emit_loc - obs[:, t]).pow(2).sum(dim=0) / 2 / emit_sig + self.emit_log_sigma * batch_size / 2).sum() if t > 0: over_loc, over_sig = self.transition(overshooting[:overshoot_len - 1]) over_loc = torch.cat([trans_loc.unsqueeze(0), over_loc], dim=0) over_sig = torch.cat([trans_sig.unsqueeze(0), over_sig], dim=0) else: over_loc = trans_loc.unsqueeze(0) over_sig = trans_sig.unsqueeze(0) overshooting = self.reparametrization(over_loc, over_sig) kl = kl + self.kl_div(post_loc.expand_as(over_loc), post_sig.expand_as(over_sig), over_loc, over_sig) / min(t + 1, self.config.overshooting) reconstruction = reconstruction / self.config.sampling_num kl = kl / self.config.sampling_num return reconstruction, kl

2023-02-22 上传

详细解释一下这段代码,每一句都要进行注解:tgt = f'/kaggle/working/{dataset}-{scene}' # Generate a simple reconstruction with SIFT (https://en.wikipedia.org/wiki/Scale-invariant_feature_transform). if not os.path.isdir(tgt): os.makedirs(f'{tgt}/bundle') os.system(f'cp -r {src}/images {tgt}/images') database_path = f'{tgt}/database.db' sift_opt = pycolmap.SiftExtractionOptions() sift_opt.max_image_size = 1500 # Extract features at low resolution could significantly reduce the overall accuracy sift_opt.max_num_features = 8192 # Generally more features is better, even if behond a certain number it doesn't help incresing accuracy sift_opt.upright = True # rotation invariance device = 'cpu' t = time() pycolmap.extract_features(database_path, f'{tgt}/images', sift_options=sift_opt, verbose=True) print(len(os.listdir(f'{tgt}/images'))) print('TIMINGS --- Feature extraction', time() - t) t = time() matching_opt = pycolmap.SiftMatchingOptions() matching_opt.max_ratio = 0.85 # Ratio threshold significantly influence the performance of the feature extraction method. It varies depending on the local feature but also on the image type # matching_opt.max_distance = 0.7 matching_opt.cross_check = True matching_opt.max_error = 1.0 # The ransac error threshold could help to exclude less accurate tie points pycolmap.match_exhaustive(database_path, sift_options=matching_opt, device=device, verbose=True) print('TIMINGS --- Feature matching', time() - t) t = time() mapper_options = pycolmap.IncrementalMapperOptions() mapper_options.extract_colors = False mapper_options.min_model_size = 3 # Sometimes you want to impose the first image pair for initialize the incremental reconstruction mapper_options.init_image_id1 = -1 mapper_options.init_image_id2 = -1 # Choose which interior will be refined during BA mapper_options.ba_refine_focal_length = True mapper_options.ba_refine_principal_point = True mapper_options.ba_refine_extra_params = True maps = pycolmap.incremental_mapping(database_path=database_path, image_path=f'{tgt}/images', output_path=f'{tgt}/bundle', options=mapper_options) print('TIMINGS --- Mapping', time() - t)

2023-05-30 上传
2023-06-01 上传