[发明专利]迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法、重构系统

权利要求书

1.一种迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，对欠采样磁共振图像的重建任务引入了一种像素级非局部自相似性先验，通过迭代的像素级非局部细化来获得稳健的欠采样重建结果；具体包括以下步骤：

S21，选取某一邻域内与参考块具有最小欧式距离的多个图像块；

S22，将选取的所有图像块各自扫描成列向量，然后将所有向量拼接为二维矩阵，选取任一行作为参考行与二维矩阵中的每一行计算欧氏距离，选取若干最小距离行为匹配的行；

S23，将选取的匹配的行堆叠成一个相似像素矩阵，对该相似像素矩阵执行二维可分的哈尔变换，然后对变换系数执行结构硬阈值，获得系数矩阵，将变换后的系数矩阵的所有高频变换系数全部置为零；并对变换系数执行可分哈尔逆变换获得细化的相似像素矩阵，将所有的细化的相似像素矩阵加权聚合放回图像中的原始位置获得基本细化的磁共振图像；

S24，用基本细化的磁共振图像执行同步骤S21-步骤S22的匹配方法获得相似像素群组；同步获得经迭代输入的图像中的相似像素群组，结合经步骤S23获得的对匹配的相似像素群组以及迭代相似像素群组哈尔变换系数执行改进的维纳滤波；将维纳滤波后的哈尔变换系数执行逆哈尔变换获得迭代的最终细化相似像素矩阵，对迭代的最终细化相似像素矩阵中同一个像素点的不同估计值赋予它们一个权值，取加权平均结果作为最终的结果；将加权聚合后的结果放回到图像中的原始位置获得迭代的最终细化磁共振图像；

S3，通过快速傅里叶变换将细化的磁共振图像变换回磁共振傅里叶空间数据；

S4，通过第k次迭代将恢复的数据补充到欠采样傅里叶空间的零填充位置；

S5，在每一步迭代中，使用细化的磁共振傅里叶空间数据和欠采样磁共振傅里叶空间数据构造的一个映射之间的点乘来获得一个残差分量，将该残差分量添加到原始欠采样的磁共振傅里叶空间数据中以恢复部分欠采样的数据；

S6，用逆傅里叶变换以获得部分信号恢复重建磁共振图像，该图像将用作下一次迭代的输入；经过多步迭代后获得最后重构的磁共振图像。

2.根据权利要求1所述的迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，在步骤S21中，选取某一图像邻域内一个图像块作为参考块B_r与该邻域内的所有图像块计算欧氏距离其中B_i为待匹配的所有图像块，B_r为参考块，为参考块B_r与第i个待匹配的所有图像块B_i的欧式距离，W×W为图像邻域。

3.根据权利要求1所述的迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，在步骤S22中，二维矩阵表示为M_b，为参考块的任一参考行，任一参考行与该二维矩阵M_b中的每一行计算欧氏距离为：其中，为任一参考行与第j个待匹配行的欧式距离，为待匹配行。

4.根据权利要求1所述的迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，在步骤S23中，匹配的行堆叠成一个相似像素矩阵M_p，对该相似像素矩阵M_p执行二维可分的哈尔变换C_p＝H_lM_pH_r；所述哈尔逆变换为其中，H_l与H_r分别为两个正交哈尔变换矩阵，与分别为H_l与H_r的转置矩阵，为当前迭代的相似像素群组变换系数。

5.根据权利要求1所述的迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，在步骤S24中，改进的维纳滤波为其中，为前一步迭代的相似像素群组变换系数，为当前迭代步骤中基本加细后的相似像素群组变换系数，α为正则化参数，σ_s为第s步迭代中噪声标准偏差。

6.根据权利要求1所述的迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，在S21前需进行：给定欠采样的磁共振傅里叶空间数据，使用零填充作为预处理来获得全尺寸的二维磁共振傅里叶空间数据；获得初步重建的磁共振图像。

7.一种迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构系统，采用如权利要求1-6任意一项所述的一种迭代细化压缩感知欠采样磁共振图像重构方法，其特征在于，包括：

初步重建磁共振图像获取模块(1)，用于给定欠采样的磁共振傅里叶空间数据，使用零填充作为预处理来获得全尺寸的二维磁共振傅里叶空间数据，获得初步重建的磁共振图像；

像素级非局部细化模块(2)，用于对获得初步重建的磁共振图像进行像素级非局部细化获得细化的磁共振图像；

傅里叶变换模块(3)，用于通过快速傅里叶变换将细化的磁共振图像再变换回磁共振傅里叶空间数据；

零填充位置补充模块(4)，用于通过第k次迭代将恢复的数据补充到欠采样傅里叶空间的零填充位置；

部分欠采样数据恢复模块(5)，用于在每一步迭代中，使用细化的磁共振傅里叶空间数据和欠采样磁共振傅里叶空间数据构造的一个映射之间的点乘获得一个残差分量，将该残差分量添加到原始欠采样的磁共振傅里叶空间数据中以恢复部分欠采样的数据；

最后重构磁共振图像获取模块(6)，用于用逆傅里叶变换以获得部分信号恢复重建磁共振图像，该图像将用作下一次迭代的输入，经过多步迭代后获得最后重构的磁共振图像。