基于信息融合的目標(biāo)檢測(cè)和PET目標(biāo)重建方法.pdf

1、目標(biāo)檢測(cè)和PET目標(biāo)重建是當(dāng)今計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域研究的兩個(gè)熱門問題。目標(biāo)檢測(cè)是確定目標(biāo)或者其成分的位置輪廓以及姿態(tài)的過程，因而成為很多重要計(jì)算機(jī)視覺問題的前提和基礎(chǔ)。PET通過接收γ光子達(dá)到確定核素分布的目的，因而PET目標(biāo)重建可以為癌癥的前期診斷提供強(qiáng)有力的依據(jù)。由此可見，目標(biāo)檢測(cè)和PET目標(biāo)重建在計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域都起著舉足輕重的作用。
　　基于信息融合的目標(biāo)檢測(cè)由于集成了多方面的信息從而達(dá)到了更好的檢測(cè)效果，本文的研究重點(diǎn)一基于部件

2、的目標(biāo)檢測(cè)正是一類典型的利用信息融合來進(jìn)行目標(biāo)檢測(cè)的方法。然而目前基于部件的目標(biāo)檢測(cè)方法的精度和魯棒性還有待提高，該方法還不能適用于更加復(fù)雜多變的環(huán)境，本文針對(duì)這些問題提出了一系列的改進(jìn)方法，屬于特征級(jí)的信息融合方式?；谛畔⑷诤系腜ET目標(biāo)重建大多采用旋轉(zhuǎn)的方式采集目標(biāo)多個(gè)角度的投影來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行精確重建，然而目前旋轉(zhuǎn)PET系統(tǒng)還存在著很難精確估計(jì)系統(tǒng)矩陣、旋轉(zhuǎn)精度要求過高等缺點(diǎn)，本文針對(duì)這些問題設(shè)計(jì)了一種新的旋轉(zhuǎn)PET系統(tǒng)，屬于數(shù)據(jù)級(jí)

3、的信息融合方式。因此，本文的研究?jī)?nèi)容主要包括以下幾個(gè)部分:
　　1)針對(duì)基于部件的目標(biāo)檢測(cè)模型依然受到目標(biāo)遮擋影響的問題，提出了一種基于部件的目標(biāo)檢測(cè)模型來專門處理部件遮擋問題。本文對(duì)傳統(tǒng)的形狀信息模型、局部紋理信息模型進(jìn)行了改變以適用于遮擋的檢測(cè)環(huán)境，并對(duì)目標(biāo)遮擋的先驗(yàn)進(jìn)行了建模，同時(shí)加入了懲罰項(xiàng)來更好地約束假設(shè)空間。在檢測(cè)階段，本文采用內(nèi)層推理和外層推理相互迭代方式來達(dá)到最小化目標(biāo)函數(shù)的目的，且在此過程中加入了可用性驗(yàn)證來避免

4、不正確的檢測(cè)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在沒有遮擋的情況下，本文方法可以在很少的迭代次數(shù)內(nèi)獲得不錯(cuò)的檢測(cè)結(jié)果，在存在遮擋且大多數(shù)的部件被遮擋的情況下，本文方法仍然可以達(dá)到令人滿意的檢測(cè)精度。
　　2)針對(duì)目標(biāo)旋轉(zhuǎn)的問題，提出了一種新的具有任意角度旋轉(zhuǎn)不變性的部件檢測(cè)模型。為了完全剔除目標(biāo)旋轉(zhuǎn)對(duì)部件檢測(cè)帶來的影響，本文設(shè)計(jì)了一種新的形狀信息模型，這種模型采用部件之間的距離作為形狀特征。在檢測(cè)過程中采用置信度傳播算法進(jìn)行推理，為了保證置信度的

5、計(jì)算可以在線性的時(shí)間復(fù)雜度內(nèi)完成，本文對(duì)泛化的距離變換進(jìn)行了擴(kuò)展。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文方法的性能在不同角度旋轉(zhuǎn)和不同形狀信息權(quán)重的情況下是恒定的。在不同旋轉(zhuǎn)角度的混合測(cè)試集上，即使已經(jīng)給稀疏形狀信息模型提供了很好的初始值，本文方法的性能仍然要優(yōu)于稀疏形狀信息模型的性能。對(duì)于非旋轉(zhuǎn)測(cè)試集，在部件個(gè)數(shù)多于兩個(gè)的情況下，本文方法的性能不比樹狀模型差，但是當(dāng)部件個(gè)數(shù)等于兩個(gè)的時(shí)候，本文方法由于缺少角度信息，性能會(huì)降低。同時(shí)實(shí)驗(yàn)結(jié)果也表明，本文提出

6、的形狀信息模型可以跟各種不同的紋理描述方法結(jié)合來達(dá)到部件檢測(cè)的目的。
　　3)針對(duì)現(xiàn)有形狀信息模型通常不能對(duì)部件位置形成有效約束的問題，提出了一種無向圖結(jié)構(gòu)的形狀信息模型來表示部件之間的位置關(guān)系，同時(shí)為了解決動(dòng)態(tài)規(guī)劃算法不能應(yīng)用于帶有環(huán)路結(jié)構(gòu)的形狀模型的問題，本文提出了一種層次傳播算法，既能保證檢測(cè)結(jié)果的正確性，又能保證檢測(cè)過程為線性的時(shí)間復(fù)雜度。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文的方法在摩托車數(shù)據(jù)庫上和在飛機(jī)數(shù)據(jù)庫上的檢測(cè)性能要好于1-fan模

7、型和2-fan模型。
　　4)針對(duì)目前旋轉(zhuǎn)PET系統(tǒng)存在著很難精確估計(jì)系統(tǒng)矩陣、旋轉(zhuǎn)精度要求過高等缺點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了一種90°旋轉(zhuǎn)PET系統(tǒng)，大大增加了垂直于平板方向圖像的空間分辨率，同時(shí)也降低了工程復(fù)雜度和對(duì)機(jī)械精度的要求。這種旋轉(zhuǎn)方式使本文提出的平板PET系統(tǒng)達(dá)到了目前為止所了解到的最好的幾何對(duì)稱性，最大程度上縮短了使用蒙特卡羅方法估計(jì)系統(tǒng)矩陣所需要的時(shí)間，而且采集數(shù)據(jù)的冗余度較少。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文系統(tǒng)可以在探測(cè)距離為5cm、