[發明專利]一種基于即插即用的磁共振成像超分辨重建系統及方法

有效

• 申請號: 202110295075.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112927138B
• 公開（公告）日: 2023-09-19
• 發明（設計）人: 管春;莫雪莎;包偉;陳梽
• 申請（專利權）人: 重慶郵電大學
• 主分類號: G06T3/40
• 分類號: G06T3/40
• 代理公司: 成都行之專利代理有限公司 51220
• 代理人: 林菲菲

1.一種基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：訓練即插即用模型：

將磁共振成像結果中的低分辨率圖像和與所述低分辨率圖像對比度不同的高分辨率圖像作為所述即插即用模型的輸入圖像；

對所述低分辨率圖像進行預插值，得到初始估計圖像；

將所述高分辨率圖像作為引導濾波中的引導圖像，采用引導濾波算法對所述低分辨率進行濾波處理，計算出濾波算子；

將所述濾波算子引入到GIF-FISTA算法模型中，代替所述GIF-FISTA算法模型中的鄰近算子，所述GIF-FISTA算法模型對所述初始估計圖像進行重建處理，輸出重建后的圖像，獲得訓練好的即插即用模型，其中，所述GIF-FISTA算法的流程如下：

1：設置步長γ，確定初始點x⁰＝s⁰以及初始全局收斂速率q₀；

2：根據步長γ，求出在當前點s^t-1沿著梯度相反方向下降γ得到z^t，該過程用公式表示為：z^t＝s^t-1-γ▽D(s^t-1)；

3：根據所述濾波算子和z^t更新終止點x^t，該過程用公式表示為：x^t＝D_σ(z^t)；

4：更新全局收斂速率q_t，該過程用公式表示為：

5：使用前兩次迭代過程的結果x^tx^t-1更新起始點s^t，該過程用公式表示為：s^t＝x^t+((q_t-1-1)/q_t)(x^t-x^t-1)；

6：判斷范數L_t和L_t-1之間的誤差值是否在設定范圍內，如果在設定范圍內，輸出x^t，否則，循環步驟S2-S5，直至L_t和L_t-1之間的誤差在設定范圍內，輸出x^t；

S2：使用訓練好的即插即用模型對磁共振成像過程中產生的低分辨率圖像進行重建，得到高重建質量的圖像。

2.根據權利要求1所述的一種基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，使用最近鄰插值算法對所述低分辨率圖像進行預插值，得到初始估計圖像。

3.根據權利要求2所述的一種基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，

所述最近鄰插值算法的算法流程如下：

S1:根據目標圖像的高tar_H和目標圖像的寬tar_W創建目標圖像；

S2:計算縮放比例因子ratio；

S3:遍歷目標圖像的每個像素點，計算映射關系；

目標圖像的像素點和原始圖像的像素點映射如下：

其中，src表示原始圖像，tar表示插值得到的目標圖像，H、W分別表示圖像的高和寬；

S4:遍歷目標圖像中的每個像素點，使用原始圖像的對應像素點對其賦值，得到初始估計圖像。

4.根據權利要求1所述的一種基于即插即用的磁共振成像超分辨重建方法，其特征在于，使用數學計算函數對所述濾波算子進行計算，對于i位置的像素點，其濾波輸出結果為：

其中，a和b是當窗口中心位于K時線性函數的不變系數,q表示輸出圖像，I表示引導圖像，ω_k表示濾波窗口。

5.基于即插即用的磁共振超分辨重建系統，其特征在于，包括圖像插值單元、濾波算子計算單元和圖像重建單元；

所述圖像插值單元，用于對低分辨率圖像進行預插值，得到初始估計圖像后，發送給圖像重建單元；

所述濾波算子計算模塊以高分辨率圖像作為引導濾波中的引導圖像，采用引導濾波算法對所述低分辨率進行濾波處理，計算出濾波算子并發送給圖像重建單元；

所述圖像重建單元將所述濾波算子計算模塊發送的濾波算子引入到GIF-FISTA算法模型中，代替所述GIF-FISTA算法模型中的鄰近算子，并對所述圖像插值單元發送的初始估計圖像進行重建處理，獲得重建后的圖像，其中，所述GIF-FISTA算法的流程如下：

S1：設置步長γ，確定初始點x⁰＝s⁰以及初始全局收斂速率q₀；

S2：根據步長γ，求出在當前點s^t-1沿著梯度相反方向下降γ得到z^t，該過程用公式表示為：z^t＝s^t-1-γ▽D(s^t-1)；

S3：根據所述濾波算子和z^t更新終止點x^t，該過程用公式表示為：x^t＝D_σ(z^t)；

S4：更新全局收斂速率q_t，該過程用公式表示為：

S5：使用前兩次迭代過程的結果x^tx^t-1更新起始點s^t，該過程用公式表示為：s^t＝x^t+((q_t-1-1)/q_t)(x^t-x^t-1)；

S6：判斷范數L_t和L_t-1之間的誤差值是否在設定范圍內，如果在設定范圍內，輸出x^t，否則，循環步驟S2-S5，直至L_t和L_t-1之間的誤差在設定范圍內，輸出x^t。