[发明专利]基于序列相似性插值的部分K空间图像重构方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及医学图像处理方法，可用于MRI序列图像重构。

背景技术

部分K空间图像重构是为了加快磁共振图像成像速度而提出的一种减少数据采集量来重构高分辨率图像的问题。为了解决这一问题，有很多经典的方法被提出：

第一种是补零法，即未采集的K空间数据用零填补，然后做傅里叶反变换得到图像空间的成像方法，这种成像方法可以提高成像速度，缺陷是图像中有伪影。

第二种是相位校正法，这类方法假设磁共振图像空间的相位呈缓慢变化状态。它用部分低频K空间数据重构的图像来估计相位，并用于相位校正，从而达到利用对称性来补充未采集的K空间数据的目的。Stark,H.提出的POCS方法就是这类方法中最常见的方法。但是由于磁共振图像相位缓慢变化的条件在整个图像空间中常常难以满足，导致相位估计误差大，引起较大的重构误差，以至到目前为止无法在医学临床中应用。

第三种是信号估计法，这种方法运用信号估计理论，利用部分K空间数据的插值、外推及多目标优化等方法来获取未采集的K空间数据。M.Funderer于1989年提出了图像最大似然的方法，E.M.Haacke在同年提出的约束方法，都是是这类方法的典型方法，这类方法成像效果远劣于相位校正方法。

第四种是奇异谱模型法，这类方法的思想是基于任何信号都可以用奇异函数的加权和表示的事实，建立新的图像表达模型，由部分K空间数据提取模型参数，然后按模型和参数重构出完整的K空间，这种方法多数情况下优于相位校正法和信号估计法。

第五种是压缩感知的方法，该方法利用小波，有限差分，字典学习等对重构图像进行稀疏表示，这类方法的效果多数情况下都优于其他方法。

上述部分K空间重构方法通常都需要采样率达到30%以上，才能获得较好的重构效果。但是采样率越高，所需采集时间越长，被成像者要长时间滞留在成像仪器内，由于被成像者的运动将会使图像产生运动模糊。然而，进一步降低采样率会造成重构图像产生伪影和图像分辨率低的问题。

发明内容

本发明的目的在于针对上述已有技术的不足，提出一种基于序列相似性插值的部分K空间图像重构方法，以降低数据采样率，提高重构图像的质量。

为实现上述目的，本发明包括如下步骤：

（1）采集15幅K空间数据Q_i，i＝1,2,…，15，对Q_i做10倍下采样，得到对应的部分K空间数据P_i＝Q_i.*M，M为下采样矩阵；对P_i作傅里叶反变换，得到低分辨率图像L_i，并将其作为样本图像；

（2）输入待重构的部分K空间数据P_t，对该部分K空间数据P_t采用补零法处理，得到初始重构图像L_t；

（3）分别求初始重构图像L_t和15幅样本图像L_i的误差：根据er_i找出与初始重构图像L_t误差较小的五幅样本图像L_j，1≤j≤15，且j为整数；

（4）利用五幅样本图像L_j对应的K空间数据Q_j和输入的部分K空间数据P_t，得到五幅新的K空间数据E_m＝Q_j.*(1-M)+P_t，m＝1,2,…，5，

（5）求五幅新的K空间E_m的均值并对该均值E做傅里叶反变换，得到高分辨率图像H。

本发明与现有的技术相比具有以下优点：

1.本发明由于采集了15幅K空间数据，获得了大量的K空间数据的先验信息，并且利用了序列图像之间的相关性，对部分K空间数据进行准确的补充，重构图像较好的保持了细节信息。

2.仿真结果表明，本发明能够在10倍下采样的条件下对MRI序列图像进行高质量重构，降低了数据采样率，缩短了数据采集时间。

附图说明

图1是本发明的总流程图；

图2是用本发明对第100幅胸部测试图像的重构效果图；

图3是用本发明对第70幅腹部测试图像的重构效果图。

具体实施方法

参照附图1，本发明的实现步骤如下：

步骤1.得到样本图像

1a)采集15幅K空间数据Q_i，i＝1,2,…,15: