强激光与粒子束

作者：秦玉瑞, 朱巴邻, 王忠海, 周荣, 杨朝文,

关键词：编码孔成像, 最大似然期望最大化算法, 最大后验估计, 贝叶斯定理, 马尔科夫随机场,

图像重建算法对编码孔伽马相机的成像性能有重要的影响，然而广泛使用的最大似然期望最大化（MLEM）算法无法在较强干扰背景下有效抑制图像中的噪声，当超过一定迭代次数后，图像信噪比会逐渐降低。针对MLEM算法的这一“病态性”问题开展了研究。首先将最大后验估计（MAP）算法应用于编码孔图像重建，接着分析了算法中Gibbs先验函数的邻域大小和权值系数等关键参数的选取方法。然后使用编码孔相机开展了成像实验，对比了MLEM算法与MAP算法对22Na点源的图像重建结果。结果表明，在300～1200次迭代下，MLEM重建图像中出现了明显的噪点，且随着迭代深入图像质量逐渐变差；而MAP重建图像没有出现明显噪点，重建图像的平均梯度相较于MLEM降低了26.45%～49.16%，对比度噪声比（CNR）提升了42.32%～351.07%。另外，对比了3×3和5×5邻域大小时的多点源图像重建结果，结果显示，邻域过小会导致重建图像的热点亮度降低，与理论分析结果一致。最后，分别对比了MLEM与MAP算法在较远距离和较强干扰两种场景下的成像结果，MAP算法均表现出更好的信噪比性能。

来源：2024年第9期

《强激光与粒子束》期刊编辑部

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