[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

说明书

本发明公开了一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建系统及方法，系统包括图像插值单元、滤波算子计算单元和图像重建单元；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；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；图像重建单元将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GIF‑FISTA算法模型中的邻近算子，并对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。本发明提高了模型的收敛速度，获得了高重建质量的图像。

技术领域

本发明涉及一种磁共振成像领域，具体涉及一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建系统及方法。

背景技术

随着医学图像在临床上体现出了重要的价值，其所包含的信息对疾病的诊断具有重要的意义，医生可以根据医学图像为病患制定治疗方案。医学图像在成像过程中，受到医学设备的成像分辨率、图像获取时间、患者所能承受的放射剂量等各种因素的限制，获得的医学图像分辨率有限，而临床上对高分辨率的医学图像有更进一步的需求。

当前的图像超分辨率重建技术可以分为三大类：1.基于插值，2.基于重构，3.基于学习。第一类算法是把有用的像素值代入不同的插值函数，然后将计算得到的函数值作为插入点的像素值，以提高图像的分辨率。第二类方法的理论基础是图像的退化模型，首先对低分辨率图像的采集过程进行建模，来对图像的高频细节信息进行反向估计。第三类方法的基本思想是通过学习得到高分辨率图像与低分辨率图像之间的映射关系，并将这关系引入到重建过程中。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：现有的图像超分辨率重建技术中，基于重构的重建方法需要通过连续迭代得到最优解，会存在收敛较慢的问题，且非线性逆问题的反演计算非常复杂，本发明提供了解决上述问题的一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建系统及方法。

本发明通过下述技术方案实现：

一种基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，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；

将所述引导滤波算子引入到GIF-FISTA算法模型中，代替所述GIF-FISTA算法模型中的邻近算子，进而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；

S2:使用训练好的即插即用模型对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。

现有的基于重构的重建算法中，由于需要通过连续迭代得到最优解而存在的收敛较慢的问题，且非线性逆问题的反演计算非常复杂，本发明提出一种融合了FISTA算法和引导滤波算法的GIF-FISTA模型结构，GIF-FISTA模型结构借助所述滤波算子计算单元，使用引导滤波算法计算滤波算子，通过所述滤波算子对所述GIF-FISTA模型进行优化，提高了磁共振超成像分辨重构的质量，同时本发明的GIF-FISTA模型的收敛速度快，且是一种通过计算线性逆问题来获得重建图像，更简单快捷，降低了算法的运行时间。

为了提高图像重建的质量，以与输入图像不同对比度的高分辨率图像作为引导图像，对滤波算子进行优化，具体的算法优化策略如下：