陈冲;徐国良 一种新的线性化分裂Bregman迭代算法用于稀疏X射线计算机层析成像中的图像重建。 (英语) Zbl 1443.92107号 计算。数学。申请。 71,第8期,1537-1559(2016)。 摘要:本文针对稀疏视图X射线计算机断层扫描提出了一种新的线性化分裂Bregman迭代算法,该算法可以避免在每次迭代中求解大规模非结构化线性系统。值得注意的是,我们的方法可以推广到有效解决其他一些图像处理和分析模型,例如鲁棒压缩感知、总变差-(ell_1)和(ell_1-)。对于上述问题,在适当的条件下,我们还对所提方法的收敛性给出了严格的证明。实验结果表明,与其他方法(如基于梯度流的半隐式有限元方法、分裂Bregman等)相比,我们的算法在重建质量、有效性和鲁棒性方面具有更好的性能。 引用于6文件 MSC公司: 92C55 生物医学成像和信号处理 关键词:线性化分裂Bregman迭代;压缩感知;鲁棒图像重建;稀疏视图;X射线计算机断层扫描 软件:FTVd公司 PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{C.Chen}和\textit{G.Xu},计算。数学。申请。71,第8号,1537--1559(2016;Zbl 1443.92107) 全文: 内政部 参考文献: [1] 费尔德坎普,L。;Davis,L。;Kress,J.,实用锥束算法,J.Opt。Soc.Amer公司。A、 1、6、612-619(1984) [2] 王,G。;Lin,T。;Cheng,P。;Shinozaki,D.,通用锥形梁重建算法,IEEE Trans。医学成像,12,3,486-496(1993) [3] 唐,X。;谢家华。;尼尔森,R。;杜塔,S。;萨姆索诺夫,D。;Hagiwara,A.,三维加权锥束滤波反投影(CB-FBP)算法,用于体积CT螺旋扫描中的图像重建,Phys。医学生物学。,51, 4, 855 (2006) [4] 韩,X。;卞,J。;Ritman,E。;Sidky,E。;Pan,X.,基于优化的稀疏图像重建,从少量视图投影,Phys。医学生物学。,57, 16, 5245 (2012) [5] Fahimian,B。;Zhao,Y。;冯·R。;Mao,Y。;朱,C。;黄,Z。;哈托纳巴迪,M。;德马尔科,J。;Osher,S。;麦克尼特·格雷,M。;Miao,J.,通过等斜率断层扫描降低医用CT的辐射剂量,(加州大学洛杉矶分校CAM报告:11-42(2011)) [6] Delaney,A。;Bresler,Y.,《全局收敛保边正则化重建:在有限角度层析成像中的应用》,IEEE Trans。图像处理。,7, 2, 204-221 (1998) [7] Sidky,E。;高,C。;Pan,X.,《发散束CT中从少数视图和有限角度数据进行精确图像重建》,《X射线科学杂志》。技术。,14, 2, 119-139 (2006) [8] 潘,X。;Sidky,E。;Vannier,M.,为什么商业CT扫描仪仍然使用传统的过滤反向投影进行图像重建?,反问题,25,12,第123009条pp.(2009)·Zbl 1185.68811号 [9] 陈,C。;Xu,G.,图像重建中基于梯度流的半隐式有限元方法及其收敛性分析,反问题,28,3,第035006页,(2012)·Zbl 1236.78029号 [10] Sidky,E。;Jörgensen,J。;Pan,X.,《利用Chambolle-Pock算法进行CT图像重建的凸优化问题原型》,Phys。医学生物学。,57, 10, 3065 (2012) [11] 谢长廷,J。;Nett,B。;于,Z。;Sauer,K。;Thibault,J。;Bouman,C.,《CT图像重建的最新进展》,Curr。无线电。代表,1,1,39-51(2013) [12] Donoho,D.,压缩传感,IEEE Trans。通知。理论,52,4,1289-1306(2006)·Zbl 1288.94016号 [13] 坎迪斯,E。;J.隆伯格。;Tao,T.,《鲁棒不确定性原理:从高度不完整的频率信息中精确重建信号》,IEEE Trans。通知。理论,52,2489-509(2006)·Zbl 1231.94017号 [14] 坎迪斯,E。;J.隆伯格。;Tao,T.,从不完整和不准确的测量中恢复稳定信号,Comm.Pure Appl。数学。,59, 8, 1207-1223 (2006) ·邮编1098.94009 [15] Candès,E.,《受限等距特性及其对压缩传感的影响》,C.R.数学。,346, 9, 589-592 (2008) ·兹比尔1153.94002 [16] Delaney,A。;Bresler,Y.,迭代并行束层析成像的快速准确傅里叶算法,IEEE Trans。图像处理。,5, 5, 740-753 (1996) [17] 鲁丁,L。;Osher,S。;Fatemi,E.,基于非线性全变分的噪声去除算法,Physica D,60259-268(1992)·Zbl 0780.49028号 [18] 夏邦尼尔,P。;Blanc-Féraud,L。;奥伯特,G。;Barlaud,M.,计算机成像中的确定性边缘保持正则化,IEEE Trans。图像处理。,6298-311(1997年) [19] 徐,G。;李,M。;Gopinath,A。;Bajaj,C.,《使用二次流计算方法反演电子层析成像》,J.Compute。数学。,29, 501-525 (2011) ·Zbl 1245.92046号 [20] Osher,S。;Fedkiw,R.,《水平集方法与动态隐式曲面》,第153卷(2003),施普林格出版社·Zbl 1026.76001号 [21] 沃格尔,C。;Oman,M.,总变差去噪的迭代方法,SIAM J.Sci。计算。,17, 1, 227-238 (1996) ·Zbl 0847.65083号 [22] Sidky,E。;Pan,X.,通过约束、全变分最小化、Phys。医学生物学。,53, 17, 4777 (2008) [23] Goldstein,T。;Osher,S.,《L1正则化问题的分裂Bregman方法》,SIAM J.成像科学。,2323-343(2009年)·Zbl 1177.65088号 [24] 陈,C。;Xu,G.,使用L2颗粒流进行电子显微照片的计算反演——收敛分析,数学。方法应用。科学。,36, 18, 2492-2506 (2013) ·Zbl 1278.65142号 [25] 徐,G。;Chen,C.,使用(l^2)-梯度流进行三维图像重建的混合有限元方法及其收敛性,Commun。数学。科学。,12, 6, 989-1015 (2014) ·Zbl 1307.65178号 [26] Goldstein,T。;布列松,X。;Osher,S.,《分裂Bregman方法的几何应用:分割和曲面重建》,《科学杂志》。计算。,45, 272-293 (2010) ·Zbl 1203.65044号 [27] 黑尔,E。;尹,W。;Zhang,Y.,(ell_1)最小化的定点延拓:方法论与收敛,SIAM J.Optim。,19, 3, 1107-1130 (2008) ·Zbl 1180.65076号 [28] Glowinski,R.,非线性变分问题数值方法讲座(2008),Springer·Zbl 0456.65035号 [29] 格洛温斯基,R。;Le Tallec,P.,非线性力学中的增广拉格朗日量和算子分裂方法,第9卷(1989),SIAM·Zbl 0698.73001号 [30] 杨,J。;Zhang,Y.,压缩传感中(ell_1)问题的交替方向算法,SIAM J.Sci。计算。,33, 1, 250-278 (2011) ·兹比尔1256.65060 [31] 蔡,J。;Osher,S。;Shen,Z.,Split-Bregman方法和基于帧的图像恢复,多尺度模型。模拟。,8, 2, 337-369 (2009) ·兹比尔1189.94014 [32] 坎迪斯,E。;Wakin,M.,压缩采样简介,IEEE信号处理。Mag.,25,2,21-30(2008) [33] Nikolova,M.,涉及非光滑数据完整性条件的成本函数最小化。应用于异常值处理,SIAM J.Numer。分析。,40, 3, 965-994 (2002) ·Zbl 1018.49025号 [34] Chan,T。;Esedoglu,S.,《总变差正则化函数逼近方面》,SIAM J.Appl。数学。,65, 5, 1817-1837 (2005) ·Zbl 1096.94004号 [35] Fu,H。;Ng,M。;尼科洛娃,M。;Barlow,J.,图像恢复中混合l2-l1和l1-l1范数的有效最小化方法,SIAM J.Sci。计算。,27, 6, 1881-1902 (2006) ·Zbl 1103.65044号 [36] 吴,C。;张杰。;Tai,X.,非二次保真度全变差恢复的增广拉格朗日方法,逆问题。成像,5,1,237-261(2011)·Zbl 1225.80013号 [37] Rockafellar,R.,《凸分析》,第28卷(1997),普林斯顿大学出版社·Zbl 0932.90001号 [38] Bregman,L.,寻找凸集公共点的松弛方法及其在凸规划问题求解中的应用,苏联计算机。数学。数学。物理。,7, 3, 200-217 (1967) ·Zbl 0186.23807号 [39] Osher,S。;汉堡,M。;Goldfarb,D。;徐,J。;Yin,W.,基于全变量图像恢复的迭代正则化方法,多尺度模型。模拟。,4, 2, 460-489 (2005) ·1090.94003赞比亚比索 [40] Esser,E.,基于拉格朗日的交替方向方法和连接在分离Bregman中的应用,(CAM报告9(2009)),31 [41] 杨,J。;Zhang,Y。;Yin,W.,一种用于消除脉冲噪声污染的多通道图像模糊的有效TVL1算法,SIAM J.Sci。计算。,31, 4, 2842-2865 (2009) ·Zbl 1195.68110号 [42] 拉马尼,S。;Fessler,J.,用于加速统计X射线CT重建的基于分裂的迭代算法,IEEE Trans。医学影像学,31677-688(2012) [43] 马,S。;Goldfarb,D。;Chen,L.,矩阵秩最小化的不动点和Bregman迭代方法,数学。程序。,128, 1-2, 321-353 (2011) ·Zbl 1221.65146号 [44] Chan,R。;陶,M。;Yuan,X.,约束线性最小二乘问题的线性交替方向方法,东亚应用杂志。数学。,2, 4, 326-341 (2012) ·Zbl 1284.68624号 [45] 杨,J。;Yuan,X.,核范数最小化的线性化增广拉格朗日和交替方向方法,数学。压缩机。,82, 281, 301-329 (2013) ·Zbl 1263.90062号 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配,可能包含数据转换错误。在某些情况下,zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献,而不要求完整或完全匹配。