[發明專利]一種修正正則化參數的壓縮感知磁共振成像重建方法

有效

• 申請號: 201811247095.1
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109375125B
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 宋立新;安佳星;章亞書;馬帥;孫東梓
• 申請（專利權）人: 哈爾濱理工大學
• 主分類號: G01R33/561
• 分類號: G01R33/561;G01R33/56
• 代理公司: 哈爾濱市偉晨專利代理事務所(普通合伙) 23209
• 代理人: 陳潤明

一種修正正則化參數的壓縮感知磁共振成像重建方法屬于圖像處理領域；包括獲取部分K空間數據；利用全變分變換模型理論構造磁共振圖像重建目標函數；利用交替方向乘子算法的求解方法，引入輔助變量正則化系數平衡正則項與數據約束項，將目標函數的優化問題轉變為子函數的求解問題；更新交替方向乘子算法子問題；更新拉格朗日乘子；加入修正因子，修正正則化參數，平衡正則項和數據項；判斷是否需要加入修正因子及加入修正因子的大小，更新子問題求解結果以及正則化參數，更新拉格朗日乘子；判斷是否滿足迭代終止條件，滿足條件，則終止迭代，獲得最終重建的磁共振圖像；可有效減少磁共振成像時間，進而解決因磁共振成像時間長而引發的技術問題。

技術領域

本發明屬于圖像處理領域，尤其涉及一種修正正則化參數的壓縮感知磁共振成像重建方法。

背景技術

磁共振成像技術（Magnetic Resonance Imaging，MRI）作為當代最重要的醫療輔助手段之一。然而MRI成像技術存在著亟待解決問題。MRI最主要的缺陷就是信號采集時間過長，掃描期間要求病人完全靜止，否則會產生運動偽影。過長的掃描時間和重構時間同樣會降低設備利用率，減少臨床吞吐量，從而導致運營成本昂貴。為此，需研究MRI快速成像。

發明內容

本發明克服了上述現有技術的不足，提供一種修正正則化參數的壓縮感知磁共振成像重建方法，利用較少的k空間掃描數據即可對磁共振圖像進行精確重建，可有效減少磁共振成像時間，進而解決因磁共振成像時間長而引發的技術問題。

本發明的技術方案：

一種修正正則化參數的壓縮感知磁共振成像重建方法，包括下列步驟：

步驟a、獲取部分K空間數據；

步驟b、利用全變分變換模型理論構造磁共振圖像重建目標函數；

步驟c、根據構造的目標函數，利用交替方向乘子算法的求解方法，引入輔助變量正則化系數平衡正則項與數據約束項，將目標函數的優化問題轉變為子函數的求解問題；

步驟d、更新交替方向乘子算法子問題；

步驟e、更新拉格朗日乘子；

步驟f、加入修正因子和，修正正則化參數 的取值，平衡正則項和數據項，執行步驟d進行迭代操作；

步驟g、通過將加入修正因子后重建過程中相鄰兩個階段的重建指標，與未加入修正因子的重建過程中相鄰兩個階段的重建指標比較，判斷是否需要加入修正因子及加入修正因子的大小，更新子問題求解結果以及正則化參數，并執行步驟e，更新拉格朗日乘子；

步驟h、判斷是否滿足迭代終止條件，若不滿足，則返回執行步驟f繼續進行循環迭代操作，若滿足條件，則終止迭代，獲得最終重建的磁共振圖像。

進一步地，所述利用全變分變換模型理論構造磁共振圖像重建目標函數公式如下：

。

進一步地，所述子函數求解采用拉格朗日方程，公式如下：

。

進一步地，所述更新交替方向乘子算法子問題公式如下：

。

進一步地，所述更新拉格朗日乘子公式如下：

。

進一步地，所述加入修正因子后變換為如下形式：

其中、為修正因子，且，在迭代過程中根據相鄰圖像重建指標判斷是否需要修正因子修正正則化系數的取值；

交替方向乘子算法的子問題和拉格朗日乘子的求解變換為如下形式：