[发明专利]磁共振弥散张量成像的去噪方法和系统

摘要

本发明提供了一种磁共振弥散张量成像的去噪方法和系统，其方法基于磁共振弥散加权成像模型和采样噪声的高斯分布性质，利用平均弥散率的稀疏性，采用最大后验概率估计的方法直接由K空间数据获得每一个空间位置所对应的去噪后的弥散张量矩阵。本发明可以避免图像去噪的误差对弥散张量估计的影响，可以更有效地抑制弥散张量中的噪声，提高弥散张量的估计精度。 1

主权项

1.一种磁共振弥散张量成像的去噪方法，其包括：

图像数据获取步骤：获取磁共振弥散加权图像所对应的K空间数据；

去噪步骤：基于磁共振弥散加权成像模型和采样噪声的高斯分布性质，利用平均弥散率的稀疏性，采用最大后验概率估计的方法由所述K空间数据获得每一个空间位置所对应的去噪后的弥散张量矩阵；

弥散参数计算步骤：基于所述去噪后的弥散张量矩阵，获得弥散参数图；

所述去噪步骤包括：

基于磁共振弥散加权成像模型和采样噪声的高斯分布性质，利用平均弥散率的稀疏性，采用最大后验概率估计的方法构建去噪函数模型，所述去噪函数模型参见如下述公式(1)：

其中，表示弥散张量矩阵的估计值，MD为平均弥散率；R(·)是作用于平均弥散率的稀疏约束函数，λ为相应的正则化参数；d_m为第m个弥散加权图像所对应的K空间数据；F表示傅立叶编码矩阵；表示第m个弥散加权图像，其中，I₀表示无弥散加权的参考图像，为第m个弥散加权图像的相位，b是弥散加权因子，g_m是第m个弥散加权图像所对应的弥散梯度向量g_m＝(g_xm,g_ym,g_zm)^T，利用所述K空间数据，求解所述公式(1)，获得每一个空间位置所对应的去噪后的弥散张量矩阵。

2.根据权利要求1所述的磁共振弥散张量成像的去噪方法，其特征在于，所述稀疏约束函数约束平均弥散率的稀疏性。

3.根据权利要求1所述的磁共振弥散张量成像的去噪方法，其特征在于，所述稀疏约束函数利用L₁范函来约束平均弥散率在稀疏变换域内的稀疏性。

4.根据权利要求1所述的磁共振弥散张量成像的去噪方法，其特征在于，所述稀疏约束函数通过调用以下公式来计算获得：

其中，Ψ表示稀疏变换运算符，||·||₁表示取L₁范数，D₁、D₂、D₃分别为弥散张量矩阵主对角线的元素。

5.一种磁共振弥散张量成像的去噪系统，其特征在于，所述系统包括：

图像数据获取模块，用于获取磁共振弥散加权图像所对应的K空间数据；

去噪模块，用于基于磁共振弥散加权成像模型和采样噪声的高斯分布性质，利用平均弥散率的稀疏性，采用最大后验概率估计的方法由所述K空间数据获得每一个空间位置所对应的去噪后的弥散张量矩阵；及

弥散参数计算模块，用于基于所述去噪后的弥散张量矩阵，获得弥散参数图；

所述去噪模块包括：

模型构建单元，用于基于磁共振弥散加权成像模型和采样噪声的高斯分布性质，利用平均弥散率的稀疏性，采用最大后验概率估计的方法构建去噪函数模型，所述去噪函数模型参见如下述公式(1)：

其中，表示弥散张量矩阵的估计值，MD为平均弥散率；R(·)是作用于平均弥散率的稀疏约束函数，λ为相应的正则化参数；d_m为第m个弥散加权图像所对应的K空间数据；F表示傅立叶编码矩阵；表示第m个弥散加权图像，其中，I₀表示无弥散加权的参考图像，为第m个弥散加权图像的相位，b是弥散加权因子，g_m是第m个弥散加权图像所对应的弥散梯度向量g_m＝(g_xm,g_ym,g_zm)^T；

矩阵求解单元，用于利用所述K空间数据，求解所述公式(1)，获得每一个空间位置所对应的去噪后的弥散张量矩阵。

6.根据权利要求5所述的磁共振弥散张量成像的去噪系统，其特征在于，所述稀疏约束函数约束平均弥散率的稀疏性。

7.根据权利要求5所述的磁共振弥散张量成像的去噪系统，其特征在于，所述稀疏约束函数利用L₁范函来约束平均弥散率在稀疏变换域内的稀疏性。

8.根据权利要求5所述的磁共振弥散张量成像的去噪系统，其特征在于，所述稀疏约束函数通过调用以下公式来计算获得：

其中，Ψ表示稀疏变换运算符，||·||_1<