本發(fā)明涉及磁共振成像領(lǐng)域，具體而言，涉及一種磁共振圖像重建方法及裝置。

背景技術(shù)：

磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，簡(jiǎn)稱MRI)是醫(yī)學(xué)成像的熱點(diǎn)問(wèn)題，被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷中，這是由于磁共振成像具有非侵入性以及沒(méi)有電離輻射等問(wèn)題，而且磁共振成像還能夠提供人體內(nèi)部器官和結(jié)構(gòu)的重要解剖和功能信息，同時(shí)具有非常高的軟組織對(duì)比度，對(duì)于疾病的檢測(cè)和診斷有著巨大的作用。因此，磁共振成像的質(zhì)量也尤為重要。

在磁共振成像中，成像的質(zhì)量是衡量成像方法的一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)。磁共振成像過(guò)程中，K-空間數(shù)據(jù)和磁共振圖像之間是傅里葉變換和傅里葉逆變換的關(guān)系，采集全部的K-空間數(shù)據(jù)比較慢，只部分采集磁共振成像設(shè)備K-空間數(shù)據(jù)，會(huì)帶來(lái)較多偽影，圖像質(zhì)量較差。現(xiàn)有的磁共振成像方法大多是引入一些先驗(yàn)信息(如稀疏性)來(lái)通過(guò)一個(gè)優(yōu)化函數(shù)，求解重建出清晰圖像。這些方法將圖像視為一個(gè)整體來(lái)進(jìn)行重建，無(wú)法克服在大多數(shù)磁共振圖像重建方法中使用全變分對(duì)平滑區(qū)域帶來(lái)的階梯效應(yīng)，從而影響了成像的質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種磁共振圖像重建方法及裝置，將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分，再針對(duì)兩個(gè)部分進(jìn)行不同的正則化并建立估算式，然后進(jìn)行求解得到需要重建的磁共振圖像，克服了現(xiàn)有方法中將磁共振圖像視為一個(gè)整體所帶來(lái)的對(duì)圖像中平滑區(qū)域的階梯效應(yīng)，并且能較好的恢復(fù)紋理部分的信息，提高了成像的質(zhì)量。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種磁共振圖像重建方法，所述方法包括：將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分；對(duì)所述平滑部分以及所述紋理部分正則化，建立所述平滑部分和所述紋理部分的估算式；根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)所述估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解；根據(jù)迭代求解獲得的平滑部分以及紋理部分重建磁共振圖像。

一種磁共振圖像重建裝置，所述裝置包括：圖像分解模塊、估算式建立模塊、迭代求解模塊以及圖像重建模塊。其中，所述圖像分解模塊用于將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分；所述估算式建立模塊用于對(duì)所述平滑部分以及所述紋理部分正則化，建立所述平滑部分和所述紋理部分的估算式；所述迭代求解模塊用于根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)所述估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解；所述圖像重建模塊用于根據(jù)迭代求解獲得的平滑部分以及紋理部分重建磁共振圖像。

本發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法及裝置，通過(guò)將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分，再對(duì)平滑部分以及紋理部分正則化，建立平滑部分和紋理部分的估算式，然后根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解，最后根據(jù)求解出的平滑部分以及紋理部分重建出磁共振圖像，該方法針對(duì)磁共振圖像不同的部分來(lái)進(jìn)行正則化然后再進(jìn)行重建，避免了平滑區(qū)域的階梯效應(yīng)，也較好恢復(fù)了紋理區(qū)域的信息，從而提高了成像的質(zhì)量。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下。

附圖說(shuō)明

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法的流程圖；

圖3示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法的步驟S120的流程圖；

圖4示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法的步驟S130的流程圖；

圖5示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法的關(guān)于大腦的成像結(jié)果以及關(guān)于大腦的基準(zhǔn)圖像示意圖；

圖6示出了本發(fā)明第一實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法的關(guān)于心臟、胸部以及動(dòng)脈的成像結(jié)果示意圖；

圖7示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁共振圖像重建裝置的功能模塊圖；

圖8示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁共振圖像重建裝置的估算式建立模塊的功能模塊圖；

圖9示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁共振圖像重建裝置的估算式建立模塊的正則化單元的功能模塊圖；

圖10示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁共振圖像重建裝置的迭代求解模塊的功能模塊圖；

圖11示出了本發(fā)明第二實(shí)施例提供的磁共振圖像重建裝置的迭代求解模塊的求解單元的功能模塊圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。通常在此處附圖中描述和示出的本發(fā)明實(shí)施例的組件可以以各種不同的配置來(lái)布置和設(shè)計(jì)。因此，以下對(duì)在附圖中提供的本發(fā)明的實(shí)施例的詳細(xì)描述并非旨在限制要求保護(hù)的本發(fā)明的范圍，而是僅僅表示本發(fā)明的選定實(shí)施例?；诒景l(fā)明的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。同時(shí)，在本發(fā)明的描述中，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”等僅用于區(qū)分描述，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

如圖1所示，是本申請(qǐng)實(shí)施例提供的計(jì)算機(jī)100的方框示意圖。所述計(jì)算機(jī)100包括磁共振圖像重建裝置200、存儲(chǔ)器101、存儲(chǔ)控制器102、處理器103、外設(shè)接口104、顯示單元105及其他。

所述存儲(chǔ)器101、存儲(chǔ)控制器102、處理器103、外設(shè)接口104各元件相互之間直接或間接地電性連接，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸或交互。例如，這些元件相互之間可通過(guò)一條或多條通訊總線或信號(hào)線實(shí)現(xiàn)電性連接。所述磁共振圖像重建裝置200包括至少一個(gè)可以軟件或固件(firmware)的形式存儲(chǔ)于所述存儲(chǔ)器101中或固化在所述計(jì)算機(jī)100的操作系統(tǒng)(operating system，OS)中的軟件功能模塊。所述處理器103用于執(zhí)行存儲(chǔ)器101中存儲(chǔ)的可執(zhí)行模塊，例如所述磁共振圖像重建裝置200包括的軟件功能模塊或計(jì)算機(jī)程序。

其中，存儲(chǔ)器101可以是，但不限于，隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(Random Access Memory，RAM)，只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory，ROM)，可編程只讀存儲(chǔ)器(Programmable Read-Only Memory，PROM)，可擦除只讀存儲(chǔ)器(Erasable Programmable Read-Only Memory，EPROM)，電可擦除只讀存儲(chǔ)器(Electric Erasable Programmable Read-Only Memory，EEPROM)等。其中，存儲(chǔ)器101用于存儲(chǔ)程序，所述處理器103在接收到執(zhí)行指令后，執(zhí)行所述程序，前述本發(fā)明實(shí)施例任一實(shí)施例揭示的流過(guò)程定義的計(jì)算機(jī)100所執(zhí)行的方法可以應(yīng)用于處理器103中，或者由處理器103實(shí)現(xiàn)。

處理器103可能是一種集成電路芯片，具有信號(hào)的處理能力。上述的處理器103可以是通用處理器，包括中央處理器(Central Processing Unit，簡(jiǎn)稱CPU)、網(wǎng)絡(luò)處理器(Network Processor，簡(jiǎn)稱NP)等；還可以是數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)成可編程門陣列(FPGA)或者其他可編程邏輯器件、分立門或者晶體管邏輯器件、分立硬件組件。可以實(shí)現(xiàn)或者執(zhí)行本發(fā)明實(shí)施例中的公開(kāi)的各方法、步驟及邏輯框圖。通用處理器可以是微處理器或者該處理器103也可以是任何常規(guī)的處理器等。

所述外設(shè)接口104將各種輸入/輸出裝置耦合至處理器103以及存儲(chǔ)器101。在一些實(shí)施例中，外設(shè)接口104，處理器103以及存儲(chǔ)控制器102可以在單個(gè)芯片中實(shí)現(xiàn)。在其他一些實(shí)例中，他們可以分別由獨(dú)立的芯片實(shí)現(xiàn)。

顯示單元105在所述計(jì)算機(jī)100與用戶之間提供一個(gè)交互界面(例如用戶操作界面)或用于顯示圖像數(shù)據(jù)給用戶參考。在本實(shí)施例中，所述顯示單元105可以是液晶顯示器或觸控顯示器。若為觸控顯示器，其可為支持單點(diǎn)和多點(diǎn)觸控操作的電容式觸控屏或電阻式觸控屏等。支持單點(diǎn)和多點(diǎn)觸控操作是指觸控顯示器能感應(yīng)到來(lái)自觸控顯示器上一個(gè)或多個(gè)位置處同時(shí)產(chǎn)生的觸控操作，并將該感應(yīng)到的觸控操作交由處理器103進(jìn)行計(jì)算和處理。

可以理解的，圖1所示的結(jié)構(gòu)僅為示意，計(jì)算機(jī)100還可以包括比圖1中所示更多或更少的組件，或者具有與圖1所示不同的配置。圖1中所示的各組件可以采用硬件、軟件或其組合實(shí)現(xiàn)。

第一實(shí)施例

本發(fā)明第一實(shí)施例提供了一種磁共振圖像重建方法，該方法克服了現(xiàn)有方法中將磁共振圖像視為一個(gè)整體所帶來(lái)的對(duì)圖像中平滑區(qū)域的階梯效應(yīng)，并且能較好地恢復(fù)紋理部分的信息，提高了成像的質(zhì)量。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，該磁共振圖像重建方法包括：

步驟S110：將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分。

將磁共振圖像u結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分u_s和紋理部分u_t。得到：u＝u_s+u_t，其中，u、u_s和u_t為離散圖像。

具體的，可以利用L0smoothing方法進(jìn)行分解，從而可以得到：其中，為運(yùn)用L₀梯度最小化方法得到。其中，表示迭代過(guò)程中u_s的初始值，表示迭代過(guò)程中u_t的初始值，u⁽⁰⁾表示迭代過(guò)程中u的初始值。

可以理解的是，本步驟中的磁共振圖像u并不一定特指某一幅磁共振圖像，任意一幅磁共振圖像可以以u(píng)＝u_s+u_t的形式表示。

步驟S120：對(duì)所述平滑部分以及所述紋理部分正則化，建立所述平滑部分和所述紋理部分的估算式。

具體的，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，步驟S120包括：

步驟S121：運(yùn)用各項(xiàng)同性的二階全變分對(duì)所述平滑部分正則化，得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的正則化ISOTV(u_s)，運(yùn)用非局部的全變分對(duì)所述紋理部分正則化，得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)，u_s和u_t分別表示平滑部分和紋理部分。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述運(yùn)用各項(xiàng)同性的二階全變分(ISOTV)對(duì)所述平滑部分正則化，得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的正則化ISOTV(u_s)包括：

利用各項(xiàng)同性的二階全變分，可以得到任意一幅圖像f的ISOTV正則化表達(dá)式為：

其中，s₂(θ)＝[cos(θ)²,2sin(θ)cos(θ),sin(θ)²]^T，

可得：

其中，*表示共軛矩陣。

對(duì)上述ISOTV正則化表達(dá)式進(jìn)一步推導(dǎo)，可得：

其中，W表示加權(quán)矩陣：

根據(jù)上述ISOTV正則化表達(dá)式，可得在離散域的ISOTV正則化表達(dá)式為：

其中，||·||₁表示L₁范數(shù)，D₂表示加權(quán)二階導(dǎo)數(shù)算子，D₂u_s(i)定義為：

D₂u_s(i)＝[D₂，_xxu_s(i),D₂，_xyu_s(i),D_2,yyu_s(i)]^T＝W[u_s,xx(i),u_s,xy(i),u_s，_yy(i)]^T，

其中，[u_s,xx(i),u_s,xy(i),u_s，_yy(i)]表示g₂(x,y)的離散形式。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述運(yùn)用非局部的全變分對(duì)所述紋理部分正則化，得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)包括：

獲取所述紋理部分中一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的非局部離散梯度表達(dá)式；根據(jù)所述非局部離散梯度表達(dá)式得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)。

具體的，建立紋理部分u_t的一像素點(diǎn)i對(duì)應(yīng)的非局部離散梯度表達(dá)式：

其中，j是i在的搜索領(lǐng)域范圍內(nèi)的非局部像素，G_σ是標(biāo)準(zhǔn)偏差為σ的高斯核函數(shù)，h是非局部濾波參數(shù)，是卷積算子，u_t(i+·)中的'·'表示以像素點(diǎn)i為中心的方形塊。權(quán)重w(u_t(i),u_t(j))用于比較兩個(gè)非鄰域塊和u_t(j+·)間的相似性。u_t(i+·)

根據(jù)所述非局部離散梯度表達(dá)式，得出所述紋理部分u_t的NLTV正則化表達(dá)式：

步驟S122：根據(jù)下采樣K-空間數(shù)據(jù)與磁共振圖像之間的關(guān)系模型y＝Au+ε、ISOTV(u_s)以及NLTV(u_t)建立u_s和u_t的估算式：其中，u＝u_s+u_t，y表示下采樣K-空間數(shù)據(jù)，A表示下采樣傅里葉算子，ε表示附加噪聲，||·||₂表示L₂范數(shù)，λ和μ表示正則化參數(shù)。

建立下采樣K-空間數(shù)據(jù)與磁共振圖像之間的關(guān)系模型y＝Au+ε，其中，是從K-空間獲取的觀測(cè)值，是與帶重建的磁共振圖像相關(guān)的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，矩陣表示下采樣傅立葉算子，項(xiàng)是由一個(gè)大小為的磁共振圖像向量化而來(lái)，是附加噪聲。

根據(jù)所述模型，u_s對(duì)應(yīng)的正則化ISOTV(u_s)以及u_t對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)，建立u_s和u_t的估算式：

其中，||·||₂表示L₂范數(shù)，λ和μ表示正則化參數(shù)。

步驟S130：根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)所述估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解。

具體的，請(qǐng)參見(jiàn)圖4，步驟S130包括：

步驟S131：利用交替最小化方法，根據(jù)所述估算式建立所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式。

將所述平滑部分對(duì)應(yīng)的正則化表達(dá)式以及所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化表達(dá)式代入所述估算式中，得到：

該問(wèn)題是一個(gè)非線性多參數(shù)最優(yōu)化問(wèn)題，可以利用交替最小化方法求解，具體的，包括：

根據(jù)以及y＝Au+ε進(jìn)行初始化，得到：其中，表示迭代過(guò)程中u_s的初始值，表示迭代過(guò)程中u_t的初始值，u⁽⁰⁾表示迭代過(guò)程中u的初始值，A^-1為算子A的逆算子。

在第(k+1)次迭代時(shí)，用來(lái)近似u_s，用來(lái)近似u_t，其中，和通過(guò)下式交替求解得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式：以及所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式：可以理解的是，表示第(k+1)次迭代時(shí)u_t對(duì)應(yīng)的解。

步驟S132：根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)對(duì)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解，以及對(duì)所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)對(duì)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解包括：

運(yùn)用半二次方分裂最小化方法，增加輔助變量，根據(jù)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式得到關(guān)于所述輔助變量以及所述平滑部分的估算式：

具體的，運(yùn)用半二次方分裂最小化方法，增加一輔助變量b，b＝D₂u_s，將所述平滑部分u_s對(duì)應(yīng)的迭代公式轉(zhuǎn)換為帶輔助變量的估算式：

再獲得上式的非約束形式：

其中，β為懲罰參數(shù)。當(dāng)β趨近于無(wú)窮大時(shí)，該非約束形式得到的解非常接近于所述帶輔助變量的估算式的解。并且，規(guī)定β從初值非常小開(kāi)始逐漸增大，并且增大到一定值，從而使收斂速度加快。

利用交替最小化方法得到所述輔助變量對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述平滑部分對(duì)應(yīng)的求解迭代式：

利用交替最小化方法，將所述非約束形式分解為：

以及

對(duì)于其有顯式解再通過(guò)多維收縮公式可得：

其中，

對(duì)于對(duì)其的每一項(xiàng)關(guān)于u_s求微分，且令其導(dǎo)數(shù)為零，得到：

因?yàn)閡_s具有周期性邊界條件，因此通過(guò)DFT對(duì)有循環(huán)塊結(jié)構(gòu)A^TA、進(jìn)行對(duì)角化。從而可以得到平滑部分u_s對(duì)應(yīng)的求解迭代式：

其中F和F-¹表示DFT變換和DFT反變換算子，表示元素除法。

根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)對(duì)所述輔助變量對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述平滑部分對(duì)應(yīng)的求解迭代式進(jìn)行迭代求解，得到所述平滑部分。

在本發(fā)明實(shí)施例中，所述對(duì)所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解包括：

對(duì)于所述紋理部分u_t對(duì)應(yīng)的迭代公式，運(yùn)用Bregman算子分裂方法進(jìn)行求解。首先，運(yùn)用Bregman迭代，得到：

其中，

運(yùn)用

以及進(jìn)行求解的方法等價(jià)于基于Bregman距離的求解方法。

公式中，||D_NLu_t||₁項(xiàng)不可微，因此運(yùn)用后相算子分離技術(shù)進(jìn)行求解，得到：

其中，v^(k+1)為u_t^(k)的近端映射，正數(shù)δ表示步長(zhǎng)。該公式為傳統(tǒng)的NLTV去噪問(wèn)題，因此可以通過(guò)Bregman NLTV(SBNLTV)算法近似求解。

在本發(fā)明實(shí)施例中，由于SBNLTV算法中的相似加權(quán)矩陣W計(jì)算時(shí)間較長(zhǎng)，因此在迭代計(jì)算中，每經(jīng)過(guò)p次迭代更新一次相似加權(quán)矩陣，而不是SBNLTV算法中每次迭代都進(jìn)行更新相似加權(quán)矩陣。在本實(shí)施例中，p的具體數(shù)值并不作為限定。優(yōu)選的，p的取值為5，即每經(jīng)過(guò)5次迭代，更新一次相似加權(quán)矩陣。

設(shè)置好λ，μ，β，δ，代入下采樣K-空間數(shù)據(jù)可以進(jìn)行迭代求解得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解和所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解。具體的，可以設(shè)置λ＝1，μ＝0.01，懲罰項(xiàng)參數(shù)β＝200，懲罰項(xiàng)加速因子A_cc＝4，步長(zhǎng)δ＝1。

步驟S133：對(duì)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解與所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解進(jìn)行求和，當(dāng)求和結(jié)果收斂時(shí)，迭代求解過(guò)程結(jié)束。

在上述的對(duì)所述平滑部分以及所述紋理部分進(jìn)行求解過(guò)程中，每迭代一次得到的解，都會(huì)根據(jù)進(jìn)行求和，當(dāng)u^(k+1)收斂時(shí)，迭代求解過(guò)程結(jié)束，并且得到最后的解u_s和u_t?？梢栽O(shè)置結(jié)束條件：當(dāng)然，在本實(shí)施例中，迭代結(jié)束條件也可以包括，預(yù)先設(shè)置迭代次數(shù)，當(dāng)達(dá)到該預(yù)先設(shè)置的迭代次數(shù)時(shí)u^(k+1)尚未收斂，使迭代求解過(guò)程結(jié)束。

步驟S140：根據(jù)迭代求解獲得的平滑部分以及紋理部分重建磁共振圖像。

根據(jù)迭代求解獲得的平滑部分u_s以及紋理部分u_t，以及u＝u_s+u_t，可以求解出u，該求解出的u即為根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)重建出的磁共振圖像。如圖5所示為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法得到的關(guān)于大腦的成像結(jié)果與基準(zhǔn)圖像之間的對(duì)比，其中a為基準(zhǔn)圖像，b為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法得到的關(guān)于大腦的成像結(jié)果。如圖6所示為采用本發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法得到的關(guān)于心臟、胸部以及動(dòng)脈的成像結(jié)果。

第二實(shí)施例

本發(fā)明第二實(shí)施例提供了一種磁共振圖像重建裝置200，請(qǐng)參見(jiàn)圖7，所述磁共振圖像重建裝置200包括：圖像分解模塊210、估算式建立模塊220、迭代求解模塊230以及圖像重建模塊240。其中：所述圖像分解模塊210用于將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分；所述估算式建立模塊220用于對(duì)所述平滑部分以及所述紋理部分正則化，建立所述平滑部分和所述紋理部分的估算式；所述迭代求解模塊230用于根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)所述估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解；所述圖像重建模塊240用于根據(jù)迭代求解獲得的平滑部分以及紋理部分重建磁共振圖像。

如圖8所示，所述估算式建立模塊220包括：正則化單元221以及公式建立單元222，其中：所述正則化單元221用于運(yùn)用各項(xiàng)同性的二階全變分對(duì)所述平滑部分正則化，得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的正則化ISOTV(u_s)，運(yùn)用非局部的全變分對(duì)所述紋理部分正則化，得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)，u_s和u_t分別表示平滑部分和紋理部分；所述公式建立單元222用于根據(jù)下采樣K-空間數(shù)據(jù)與磁共振圖像之間的關(guān)系模型y＝Au+ε，以及ISOTV(u_s)，NLTV(u_t)建立u_s和u_t的估算式：其中，u＝u_s+u_t，u表示下采樣K-空間數(shù)據(jù)，A表示下采樣傅里葉算子，ε表示附加噪聲，||·||₂表示L₂范數(shù)，λ和μ表示正則化參數(shù)。

如圖9所示，所述正則化單元221包括第一正則化子單元2211以及第二正則化子單元2212，其中：所述第一正則化子單元2211用于獲取所述紋理部分中一個(gè)像素點(diǎn)對(duì)應(yīng)的非局部離散梯度表達(dá)式；所述第二正則化子單元2212用于根據(jù)所述非局部離散梯度表達(dá)式得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的正則化NLTV(u_t)。

如圖10所示，所述迭代求解模塊230包括：迭代公式建立單元231、求解單元232以及比較單元233，其中：所述迭代公式建立單元231于利用交替最小化方法，根據(jù)所述估算式建立所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式；所述求解單元232用于根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)對(duì)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解，以及對(duì)所述紋理部分對(duì)應(yīng)的迭代公式求解得到所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解；所述比較單元233用于對(duì)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的解與所述紋理部分對(duì)應(yīng)的解進(jìn)行求和，當(dāng)求和結(jié)果收斂時(shí)，迭代求解過(guò)程結(jié)束。

如圖11所示，所述求解單元232包括：第一求解子單元2321、第二求解子單元2322以及第三求解子單元2323，其中：所述第一求解子單元2321用于運(yùn)用半二次方分裂最小化方法，增加輔助變量，根據(jù)所述平滑部分對(duì)應(yīng)的迭代公式得到關(guān)于所述輔助變量以及所述平滑部分的估算式；所述第二求解子單元2322用于利用交替最小化方法得到所述輔助變量對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述平滑部分對(duì)應(yīng)的求解迭代式；所述第三求解子單元2323用于根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)對(duì)所述輔助變量對(duì)應(yīng)的迭代公式以及所述平滑部分對(duì)應(yīng)的求解迭代式進(jìn)行迭代求解，得到所述平滑部分。

綜上所述，發(fā)明實(shí)施例提供的磁共振圖像重建方法及裝置，通過(guò)將磁共振圖像結(jié)構(gòu)化分解為平滑部分和紋理部分，再對(duì)平滑部分以及紋理部分正則化，建立平滑部分和紋理部分的估算式，然后根據(jù)磁共振圖像掃描儀中獲取的下采樣K-空間數(shù)據(jù)，分別對(duì)估算式中的平滑部分和紋理部分迭代求解，最后根據(jù)求解出的平滑部分以及紋理部分重建出磁共振圖像，該方法針對(duì)磁共振圖像不同的部分來(lái)進(jìn)行正則化然后再進(jìn)行重建，避免了平滑區(qū)域的階梯效應(yīng)，也較好恢復(fù)了紋理區(qū)域的信息，從而提高了成像的質(zhì)量。

在本申請(qǐng)所提供的幾個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)該理解到，所揭露的裝置和方法，也可以通過(guò)其它的方式實(shí)現(xiàn)。以上所描述的裝置實(shí)施例僅僅是示意性的，例如，附圖中的流程圖和框圖顯示了根據(jù)本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例的裝置、方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的可能實(shí)現(xiàn)的體系架構(gòu)、功能和操作。在這點(diǎn)上，流程圖或框圖中的每個(gè)方框可以代表一個(gè)模塊、程序段或代碼的一部分，所述模塊、程序段或代碼的一部分包含一個(gè)或多個(gè)用于實(shí)現(xiàn)規(guī)定的邏輯功能的可執(zhí)行指令。也應(yīng)當(dāng)注意，在有些作為替換的實(shí)現(xiàn)方式中，方框中所標(biāo)注的功能也可以以不同于附圖中所標(biāo)注的順序發(fā)生。例如，兩個(gè)連續(xù)的方框?qū)嶋H上可以基本并行地執(zhí)行，它們有時(shí)也可以按相反的順序執(zhí)行，這依所涉及的功能而定。也要注意的是，框圖和/或流程圖中的每個(gè)方框、以及框圖和/或流程圖中的方框的組合，可以用執(zhí)行規(guī)定的功能或動(dòng)作的專用的基于硬件的系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，或者可以用專用硬件與計(jì)算機(jī)指令的組合來(lái)實(shí)現(xiàn)。

另外，在本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例中的各功能模塊可以集成在一起形成一個(gè)獨(dú)立的部分，也可以是各個(gè)模塊單獨(dú)存在，也可以兩個(gè)或兩個(gè)以上模塊集成形成一個(gè)獨(dú)立的部分。

所述功能如果以軟件功能模塊的形式實(shí)現(xiàn)并作為獨(dú)立的產(chǎn)品銷售或使用時(shí)，可以存儲(chǔ)在一個(gè)計(jì)算機(jī)可讀取存儲(chǔ)介質(zhì)中。基于這樣的理解，本發(fā)明的技術(shù)方案本質(zhì)上或者說(shuō)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)做出貢獻(xiàn)的部分或者該技術(shù)方案的部分可以以軟件產(chǎn)品的形式體現(xiàn)出來(lái)，該計(jì)算機(jī)軟件產(chǎn)品存儲(chǔ)在一個(gè)存儲(chǔ)介質(zhì)中，包括若干指令用以使得一臺(tái)計(jì)算機(jī)設(shè)備(可以是個(gè)人計(jì)算機(jī)，服務(wù)器，或者網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等)執(zhí)行本發(fā)明各個(gè)實(shí)施例所述方法的全部或部分步驟。而前述的存儲(chǔ)介質(zhì)包括：U盤、移動(dòng)硬盤、只讀存儲(chǔ)器(ROM，Read-Only Memory)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盤等各種可以存儲(chǔ)程序代碼的介質(zhì)。需要說(shuō)明的是，在本文中，諸如第一和第二、另一等之類的關(guān)系術(shù)語(yǔ)僅僅用來(lái)將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開(kāi)來(lái)，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語(yǔ)“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒(méi)有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒(méi)有更多限制的情況下，由語(yǔ)句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過(guò)程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。應(yīng)注意到：相似的標(biāo)號(hào)和字母在下面的附圖中表示類似項(xiàng)，因此，一旦某一項(xiàng)在一個(gè)附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步定義和解釋。

以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)所述以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。