[发明专利]一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建系统及方法

权利要求书

1.一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：训练即插即用模型：

将磁共振成像结果中的低分辨率图像和与所述低分辨率图像对比度不同的高分辨率图像作为所述即插即用模型的输入图像；

对所述低分辨率图像进行预插值，得到初始估计图像；

将所述高分辨率图像作为引导滤波中的引导图像，采用引导滤波算法对所述低分辨率进行滤波处理，计算出滤波算子；

将所述滤波算子引入到GIF-FISTA算法模型中，代替所述GIF-FISTA算法模型中的邻近算子，所述GIF-FISTA算法模型对所述初始估计图像进行重建处理，输出重建后的图像，获得训练好的即插即用模型，其中，所述GIF-FISTA算法的流程如下：

1：设置步长γ，确定初始点x⁰＝s⁰以及初始全局收敛速率q₀；

2：根据步长γ，求出在当前点s^t-1沿着梯度相反方向下降γ得到z^t，该过程用公式表示为：z^t＝s^t-1-γ▽D(s^t-1)；

3：根据所述滤波算子和z^t更新终止点x^t，该过程用公式表示为：x^t＝D_σ(z^t)；

4：更新全局收敛速率q_t，该过程用公式表示为：

5：使用前两次迭代过程的结果x^tx^t-1更新起始点s^t，该过程用公式表示为：s^t＝x^t+((q_t-1-1)/q_t)(x^t-x^t-1)；

6：判断范数L_t和L_t-1之间的误差值是否在设定范围内，如果在设定范围内，输出x^t，否则，循环步骤S2-S5，直至L_t和L_t-1之间的误差在设定范围内，输出x^t；

S2：使用训练好的即插即用模型对磁共振成像过程中产生的低分辨率图像进行重建，得到高重建质量的图像。

2.根据权利要求1所述的一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，使用最近邻插值算法对所述低分辨率图像进行预插值，得到初始估计图像。

3.根据权利要求2所述的一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，

所述最近邻插值算法的算法流程如下：

S1:根据目标图像的高tar_H和目标图像的宽tar_W创建目标图像；

S2:计算缩放比例因子ratio；

S3:遍历目标图像的每个像素点，计算映射关系；

目标图像的像素点和原始图像的像素点映射如下：

其中，src表示原始图像，tar表示插值得到的目标图像，H、W分别表示图像的高和宽；

S4:遍历目标图像中的每个像素点，使用原始图像的对应像素点对其赋值，得到初始估计图像。

4.根据权利要求1所述的一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，使用数学计算函数对所述滤波算子进行计算，对于i位置的像素点，其滤波输出结果为：

其中，a和b是当窗口中心位于K时线性函数的不变系数,q表示输出图像，I表示引导图像，ω_k表示滤波窗口。

5.基于即插即用的磁共振超分辨重建系统，其特征在于，包括图像插值单元、滤波算子计算单元和图像重建单元；

所述图像插值单元，用于对低分辨率图像进行预插值，得到初始估计图像后，发送给图像重建单元；

所述滤波算子计算模块以高分辨率图像作为引导滤波中的引导图像，采用引导滤波算法对所述低分辨率进行滤波处理，计算出滤波算子并发送给图像重建单元；

所述图像重建单元将所述滤波算子计算模块发送的滤波算子引入到GIF-FISTA算法模型中，代替所述GIF-FISTA算法模型中的邻近算子，并对所述图像插值单元发送的初始估计图像进行重建处理，获得重建后的图像，其中，所述GIF-FISTA算法的流程如下：

S1：设置步长γ，确定初始点x⁰＝s⁰以及初始全局收敛速率q₀；

S2：根据步长γ，求出在当前点s^t-1沿着梯度相反方向下降γ得到z^t，该过程用公式表示为：z^t＝s^t-1-γ▽D(s^t-1)；

S3：根据所述滤波算子和z^t更新终止点x^t，该过程用公式表示为：x^t＝D_σ(z^t)；

S4：更新全局收敛速率q_t，该过程用公式表示为：

S5：使用前两次迭代过程的结果x^tx^t-1更新起始点s^t，该过程用公式表示为：s^t＝x^t+((q_t-1-1)/q_t)(x^t-x^t-1)；

S6：判断范数L_t和L_t-1之间的误差值是否在设定范围内，如果在设定范围内，输出x^t，否则，循环步骤S2-S5，直至L_t和L_t-1之间的误差在设定范围内，输出x^t。