蒙特卡罗剂量分布去噪中三维高斯和Savitzky-Golay滤波器的改进与混合

计算物理 ›› 2009, Vol. 26 ›› Issue (5): 725-730.

蒙特卡罗剂量分布去噪中三维高斯和Savitzky-Golay滤波器的改进与混合

杨铸¹, 李国丽^1,2, 林辉³, 陶磊¹, 周金斌¹, 曹瑞芬⁴, 景佳⁴, 吴爱东⁴, 吴宜灿⁴, 黄家兵⁵

1. 合肥工业大学电气与自动化工程学院, 安徽合肥 230009;
2. 浙江工业大学信息工程学院, 浙江杭州 310014;
3. 合肥工业大学理学院, 安徽合肥 230009;
4. 中科院等离子体物理研究所, 安徽合肥 230031;
5. 皖西学院机械与电子工程系, 安徽六安市 237012

收稿日期:2008-04-11 修回日期:2008-09-05 出版日期:2009-09-25 发布日期:2009-09-25
作者简介:杨铸(1982-),男,安徽滁州,硕士生,从事医学信息处理方面的研究.
基金资助:
国家"973"前期研究专项(2006CB708307);国家自然基金(60872112,10805012);浙江省自然基金项目(Z207588);安徽省高校自然科学研究项目资金(KJ2008B268);合肥工业大学校科学研究发展基金(071002F)资助项目

Improvement on Three-dimensional Gaussian and Savitzky-Golay Filters in Denoising of Monte Carlo Dose Distributions

YANG Zhu¹, LI Guoli^1,2, LIN Hui³, TAO Lei¹, ZHOU Jinbin¹, CAO Ruifen⁴, JING Jia⁴, WU Aidong⁴, WU Yican⁴, HUANG Jiabing⁵

1. Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
2. Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310034, China;
3. Natural Science Institute, Hefei University of Technology, Hefei 230009, China;
4. Institute of Plasma Physics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China;
5. West Anhui University, Luan 237012, China

Received:2008-04-11 Revised:2008-09-05 Online:2009-09-25 Published:2009-09-25

摘要/Abstract

摘要： 对模拟粒子轨迹数较少模拟时间较短的蒙特卡罗粗糙剂量分布进行三维滤波,可以加速其收敛速度.结合蒙特卡罗剂量分布特征,改进三维高斯和Savitzky-Golay滤波器,建立三维混合滤波方法,并比较并联和级联两种基本混合方式.根据卷积性质,提出用等效卷积核简化混合滤波器结构的方法.结果表明,改进后的高斯和Savitzky-Golay滤波器的整体去噪效果得以增强,混合滤波器进一步降低滤波结果的局部误差,两种混合滤波器都能够大幅度抑制MC粗糙剂量分布中的噪声,级联混合滤波器降噪效果略优于并联混合滤波器.

关键词: 蒙特卡罗方法, 高斯滤波, Savitzky-Golay滤波, 混合滤波, 剂量分布

Abstract: With three-dimensional(3D) filtering in Monte Carlo rough dose distributions with less particle history and short simulation time convergence is accelerated.We improve 3D Gaussian and Savitzky-Golay filters considering features of Monte Carlo dose distribution. Parallel and cascade mixture methods with 3D Gaussian and Savitzky-Golay filters are compared.A method simplifying mixture filter structure using equivalent convolution kernel is put forward.It shows that the improved Gaussian and Savitzky-Golay filters enhance denoising.The mixture filter reduces local errors of filtering results.Two types of mixture filters reduce noise in Monte Carlo dose distributions.Filtering of cascade mixture filter is slightly better than that of parallel mixture filter.

Key words: Monte Carlo method, Gaussian filter, Savitzky-Golay filter, mixture filter, dose distribution

中图分类号:

R730.55

杨铸, 李国丽, 林辉, 陶磊, 周金斌, 曹瑞芬, 景佳, 吴爱东, 吴宜灿, 黄家兵. 蒙特卡罗剂量分布去噪中三维高斯和Savitzky-Golay滤波器的改进与混合[J]. 计算物理, 2009, 26(5): 725-730.

YANG Zhu, LI Guoli, LIN Hui, TAO Lei, ZHOU Jinbin, CAO Ruifen, JING Jia, WU Aidong, WU Yican, HUANG Jiabing. Improvement on Three-dimensional Gaussian and Savitzky-Golay Filters in Denoising of Monte Carlo Dose Distributions[J]. CHINESE JOURNAL OF COMPUTATIONAL PHYSICS, 2009, 26(5): 725-730.

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