收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

基于低秩约束的磁共振图像重建方法研究

刘小晗  
【摘要】:磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)凭借其无射线危害、成像对比度高等众多优势已经成为当今医疗诊断的常规手段和医学影像界最先进的成像技术之一。但其相对缓慢的成像速度却是影响MRI临床吞吐量和成像质量的主要因素。改变磁共振数据获取的方式,以远小于奈奎斯特采样律的数据采集方式增加成像速度是解决这一问题行之有效的方法,这种方法的理论基础就是压缩感知(Compressed Sensing,CS)理论。压缩感知理论利用信号的稀疏性,随机采样获取信号的离散样本,然后通过非线性重建算法重建信号。近些年,在压缩感知的理论框架下,研究者们多角度地探究了磁共振数据的稀疏性质,并且结合正则化约束,提出了许多磁共振图像重建的方法,如全变分(Total Variation,TV)、广义全变分(Total Generalized Variation,TGV)及稀疏与低秩(Sparsity and Low Rank,SLR)等方法。本文主要研究的是基于矩阵低秩性约束的磁共振图像压缩感知重建方法。磁共振图像重建可以归纳为从退化信号求解原信号的不适定逆问题,这也是本文研究的核心问题。首先建立退化信号的重建模型,并通过构建低秩矩阵对优化模型进行约束,使其从不适定问题转化为可求解的适定问题。对于该重建模型的优化求解,常用方法包括奇异值阈值法(Singular Value Thresholding,SVT)和迭代重加权最小二乘法(Iteratively Reweighted Least Squares,IRLS),然而由于这两种方法需要利用奇异值分解,在大规模矩阵低秩约束优化问题求解时会导致过高的计算复杂度。为了兼顾算法的有效性与计算复杂度,本文主要应用了交替方向乘子法(Alternating Direction Method of Multipliers,ADMM)对优化问题进行求解。提高图像的重建质量是磁共振图像重建研究中的关键,本文研究了基于低秩约束的二维磁共振图像重建方法,并从重建质量和计算复杂度方面对其进行了讨论与分析。首先,本文利用二维磁共振图像子块之间的非局部相似性研究了基于非局部低秩约束的图像重建模型,并用ADMM方法进行优化求解,有效地重建磁共振图像。此外,本文重点研究了基于结构化低秩矩阵约束的二维磁共振图像重建方法,并提出了适应性结构化低秩(Adaptive Structured Low-Rank,ASLR)的方法,较现有的一阶结构化低秩方法在重建质量上有了提升。基于一阶结构化低秩的重建方法在磁共振图像为分块常数之和的假设下,利用图像k空间数据所构造矩阵的低秩性作为正则化约束,而ASLR方法为了更精确的表达,是将磁共振图像假设为分块常数与分块线性函数之和,利用这两部分数据所构造矩阵的低秩性共同作为约束项,兼顾边缘信息和平滑信息以达到更好的重建效果。最后,本文研究了基于低秩约束的动态磁共振重建方法。动态磁共振图像除了空间域信息具有相关性外,时间域上的信息也具有相关性,对此,本文研究的基于低秩-稀疏约束的磁共振图像重建算法,与单独利用低秩信息的重建方法相比,具有更好的重建效果。此外,还将结构化低秩矩阵约束方法扩展到动态磁共振图像的重建中,与一阶结构化低秩方法相比,基于适应性结构化低秩的重建方法,重建质量更高,达到高采样倍数下重建高质量磁共振图像的目标。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 姜佩杰;杨春兰;吴水才;阮祥燕;;腿部磁共振图像脂肪分割方法的研究[J];北京生物医学工程;2010年05期
2 陈慧莹;;磁共振检查别让金属来捣蛋[J];康颐;2016年09期
3 刘亚洁;;基于边缘检测算子的腰椎磁共振图像的比较[J];生物医学工程研究;2012年01期
4 高宏建;薛艳青;吴水才;艾海明;杨春兰;白燕萍;盛磊;刘伟;;基于磁共振图像的脑肿瘤自动识别与分析[J];北京工业大学学报;2012年06期
5 洪在地;贠超;赵磊;;用于神经外科手术的磁共振图像导航机器人的兼容性研究[J];机器人;2009年03期
6 苏筠洁;朱创英;吴林发;刘源;;磁共振图像上几种特殊装备伪影[J];中国医院建筑与装备;2007年04期
7 高阳;牛广明;;磁共振图像伪影及其预防[J];内蒙古医学院学报;2007年05期
8 郭定林;LMW—400磁共振图像不稳的探讨[J];医疗装备;1999年05期
9 Von J.Herzog;李贵林;;股骨头坏死的诊断 磁共振与同位素闪烁摄影、常规X线片的诊断性能之比较[J];放射学实践;1988年04期
10 Von D.Uhlenbrock;张本固;;磁共振体层照像诊断炎性肾脏病的可能性[J];放射学实践;1988年04期
11 李荣斌;金哲明;;磁共振在各系统疾病诊断中的价值[J];吉林医学;1989年06期
12 徐娟;;基于动态全变差的动态磁共振图像重建[J];信息技术;2017年06期
13 徐令仪;孙钰;孔向晖;项蕾;张冰;万遂人;;基于磁共振图像与波谱的专家辅助诊断系统的设计[J];中国生物医学工程学报;2016年04期
14 李朝阳;;基于边界跟踪算法的脑磁共振图像分割[J];中国医学物理学杂志;2012年06期
15 吴建伟;短暂性脑缺血发作与磁共振图像[J];国外医学(脑血管疾病分册);1996年06期
16 董秀平;;临床与影像护理配合对脑卒中患者磁共振图像质量的影响[J];中国实用医药;2018年21期
17 沈琴;蒋谟文;骆建华;;一种改进的磁共振图像自动调窗算法[J];中国医疗器械杂志;2011年04期
18 郑建英;方青;蒋利红;谢林森;骆建华;;基于奇异谱分析的校正磁共振图像非均匀场的新方法[J];上海交通大学学报;2006年08期
19 李云川,陈国云,李艳丽,邓志宏;磁共振图像质量变差1例[J];中国医学影像技术;2000年05期
20 詹曙;姚尧;高贺;;基于随机森林的脑磁共振图像分类[J];电子测量与仪器学报;2013年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 翁得河;王慧贤;宋涛;;基于小波和模糊集的磁共振图像增强[A];第六届全国计算机应用联合学术会议论文集[C];2002年
2 宁本德;屈小波;郭迪;陈忠;;基于小波变域内局部方向性的磁共振图像稀疏重建[A];第十七届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2012年
3 占志芳;蔡剑锋;郭迪;刘运松;陈忠;屈小波;;快速分类字典训练的磁共振图像稀疏重建[A];第十九届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2016年
4 徐志荣;朱戈;张卫东;;磁共振实用图像参数实验分析[A];中华医学会医学工程学分会第一次医学影像设备应用技术研讨会论文集[C];1999年
5 胡昌伟;屈小波;郭迪;陈忠;;基于小波变换的迭代阈值磁共振图像稀疏重构新算法[A];第十六届全国波谱学学术会议论文摘要集[C];2010年
6 翁卓;谢国喜;刘新;熊承义;郑海荣;;一种消除伪影的并行磁共振图像重建新算法[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年
7 王毅;李国琴;郭哲;齐敏;吕国云;樊养余;牛奕龙;;基于多图谱的扩散张量磁共振图像自动分割算法[A];第十五届中国体视学与图像分析学术会议论文集[C];2017年
8 袁艺;肖壮伟;翁旭初;胡小平;;猫脑解剖结构与磁共振图像的对照[A];2005年中国神经心理学学术会议论文集[C];2005年
9 张东友;;10例颅内生殖细胞瘤的磁共振图像分析[A];2013年湖北省肿瘤影像学术年会论文汇编[C];2013年
10 张大慧;孙钰;万遂人;;基于脑肿瘤磁共振图像和波谱的web数据库的开发[A];中国生物医学工程学会成立30周年纪念大会暨2010中国生物医学工程学会学术大会壁报展示论文[C];2010年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 刘晓晖;基于压缩感知的磁共振图像稀疏重建算法研究[D];南方医科大学;2018年
2 高镔;基于单演信号的电影磁共振图像心肌运动估计算法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 陈耿;基于块匹配的脑磁共振图像处理算法研究及其应用[D];西北工业大学;2016年
4 陈智峰;基于人工稀疏的磁共振非笛卡尔成像算法研究[D];浙江大学;2017年
5 张明慧;基于多图谱的脑部磁共振图像分割方法研究[D];南方医科大学;2018年
6 王玉昭;颅脑动脉磁共振定量成像技术及血流动力学研究[D];河北医科大学;2018年
7 黄世亮;磁共振图像处理中若干问题的研究[D];中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所);2006年
8 龚向阳;磁共振脑表面三维重建技术及应用的研究[D];浙江大学;2007年
9 赵芳;磁共振图像对软组织肉瘤组织学级别的诊断价值[D];山东大学;2014年
10 王丽嘉;磁共振图像全自动分割量化方法研究[D];华东师范大学;2015年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 高江伟;基于ROI-CS的磁共振快速成像技术研究及应用[D];杭州电子科技大学;2018年
2 王震;基于相位差补偿模型的磁共振测温技术研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
3 王一达;卷积神经网络在磁共振图像重建及质量评价中的应用[D];华东师范大学;2018年
4 刘小晗;基于低秩约束的磁共振图像重建方法研究[D];哈尔滨工业大学;2018年
5 左志超;多模态磁共振评估腮腺病变的诊断价值研究[D];广西医科大学;2018年
6 杨茂江;3.0T磁共振IVIM成像对CT引导下经皮肺穿刺活检的应用价值研究[D];川北医学院;2018年
7 梁孝;面向移动平台的磁共振弹性图像仿真与信息处理系统设计[D];合肥工业大学;2018年
8 朱涵友;磁共振图像灰度不均匀校正算法研究[D];电子科技大学;2018年
9 官晓天;磁共振/荧光双模态成像指导的光疗/免疫协同抗肿瘤纳米制剂的研究[D];电子科技大学;2018年
10 王红霞;磁共振扩散张量成像技术在新生儿缺氧缺血性脑病中的应用价值[D];新乡医学院;2018年
中国重要报纸全文数据库 前5条
1 记者 孙占稳;新奥博为勇破世界性难题[N];河北日报;2006年
2 河北日报记者 孙占稳;新奥博为为介入治疗添利刃[N];河北经济日报;2006年
3 中国工程院院士 张彦仲;“再制造”大有可为[N];市场报;2005年
4 南京大学医学院附属鼓楼医院影像科 张冰;患者第一 需要多方位保障[N];健康报;2016年
5 记者 常丽君;计算机实现直接从脑中阅读字母[N];科技日报;2013年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978