[发明专利]压缩感知框架下的快速弥散张量成像方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及成像方法及系统，尤其涉及压缩感知框架下的快速弥散张量成像方法及系统。

背景技术

磁共振弥散张量成像（DTI）作为一种特殊的磁共振成像方法，其优点是可以从微观领域评价组织结构的完整性，它也是显示神经纤维束走向的唯一方法。压缩感知（CS）理论作为近几年兴起的一种快速成像方法，已经成功应用于磁共振成像中，该理论认为，如果信号是足够稀疏的，那我们就可以通过极少量的采样点（完全可以打破Nyquist采样定律的限制）完美的重构出原始信号。

传统压缩感知框架下的成像过程可以简述如下：首先在某个合适的域（小波域）中将图像进行稀疏表示如下，s=Ψx

这里x是原图像，Ψ是稀疏变化矩阵，s是稀疏后的图像。然后，对于图像x，我们通过线性测量过程来获取x中的一部分信息y，可写成如下公式：

y=Φx=ΦΨ^Ts

这里y表示测量值，Φ表示测量矩阵。最后通过求解下面的代价函数，重建出目标图像x。

x=argminx^||Ψx^||1s.t.||y-Φx^||2≤ϵ]]>

这里ε表示噪声量级。

但由于弥散张量成像特殊的成像特点，导致其扫描时间过长。这样极易引起运动伪影，甚至会超出病人的承受能力，在一定程度上限制了其在临床上的应用。因此如何提高成像速度已成为该研究领域的热点问题。

发明内容

为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种压缩感知框架下的快速弥散张量成像方法。

本发明提供了一种压缩感知框架下的快速弥散张量成像方法，针对有M个层面，每个层面有L个梯度的弥散张量成像系统，即：共重建M*L幅图像，对于每个层面包括执行如下步骤：

A.初始化第一个弥散梯度对应的采样掩膜mask1，并且采用射线型采样轨迹；

B.将第一个弥散梯度对应的采样掩模mask1旋转一固定角度，得到第二个弥散梯度对应的采样掩膜mask2,将第二个弥散梯度对应的采样掩膜mask2以同样方向旋转同一固定角度获得第三个弥散梯度对应的采样掩膜mask3，以此类推共获得L个采样掩膜mask，根据各个采样掩膜mask，获得各测量矩阵Φ_i，所述L为弥散梯度数量；

C.利用生成的测量矩阵分别获取对应各弥散梯度k空间的测量值y_i；

D.针对在第j个层面的第i个梯度的图像数据，利用同一层面上第1到i-1、与i+1到L个梯度的加权数据对其进行补偿作为该目标图像的新的测量值y_{i_new}，并获得测量值所对应的测量矩阵Φ_{i_new}，构造稀疏小波变换Ψ；

E.利用前面获得的y_{i_new}与Φ_{i_new}，带入压缩感知非线性共轭梯度算法获得各个弥散张量图像。

通过重复步骤A至步骤E，能够获得M*L个弥散图像。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤B中，旋转固定角度为旋转π/LN角度；测量矩阵中采样射线数量为N，则采样轨迹中相邻两条射线之间的夹角为π/N。

作为本发明的进一步改进，在所述步骤D中，其中w_j表示加权系数，根据获得的y_i-new，获得相应的采样掩膜，即：在存在采样值的位置将其置1，在不存在采样值的位置将其置0，利用此掩膜可以获得与之相对应的部分傅里叶测量矩阵Φ_i-new。