基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建方法及系统与流程

文档序号:20206965发布日期:2020-03-31 10:19阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建方法,其特征在于包括以下步骤:

1)获取公开的磁共振图像数据集,并对其进行归一化处理;

2)设计采样模板的参数,包括k空间数据带数量、k空间数据带之间的旋转角度、每个k空间数据带所包含的相位编码线的数量;

3)对步骤1)中得到的归一化处理后的的磁共振图像数据集进行运动模拟;

4)通过采样模板对来自磁共振图像数据集的每一张磁共振图像进行模拟采样和重建,得到n张临时图像;

5)对n张临时图像进行运动估计与补偿;

6)将步骤3)中得到的运动模拟后的磁共振图像数据集作为神经网络的标签,将步骤5)中得到的运动估计与补偿后的n张临时图像作为神经网络的输入,设置好训练参数并进行训练,得到训练好的神经网络模型;

7)基于采样模板参数获取实采的n个k空间数据带;

8)对实采得到的n个k空间数据带进行网格化、填零和二维快速傅里叶变换,得到重建后的n张实采临时图像;

9)对步骤8)中得到的重建后的n张实采临时图像进行运动估计与补偿;

10)将步骤9)中进行运动估计与补偿后的n张实采临时图像输入到步骤8)训练好的神经网络模型得到最后的重建结果。

2.如权利要求1所述基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建方法,其特征在于在步骤3)中,所述对步骤1)中得到的归一化处理后的的磁共振图像数据集进行运动模拟的具体步骤包括:通过随机函数生成一组特定范围内的旋转和平移参数,在对每一幅磁共振图像采集第一个k空间数据带后,通过旋转和平移函数对磁共振图像施加n-1组基于随机生成的旋转和平移参数组合得到的模拟运动。

3.如权利要求1所述基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建方法,其特征在于在步骤4)中,所述通过采样模板对来自磁共振图像数据集的每一张磁共振图像进行模拟采样和重建的具体方法为:首先用常规方式采集k空间中心附近的一组相位编码线,得到一个k空间数据带,然后对磁共振图像进行n-1次运动模拟,期间每模拟运动一次,相位编码线角度就围绕k空间的中心旋转角度α再采集下一个k空间数据带,最终得到n个k空间数据带,并分别对其进行网格化、充零和二维快速傅里叶变换得到n张临时图像。

4.如权利要求1所述基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建方法,其特征在于在步骤5)或步骤9)中,所述对n张临时图像或n张实采临时图像进行运动估计与补偿的具体方法包括:

(1)旋转校正:在k空间域,对于得到的n个k空间数据带,基于每一个k空间数据带的重叠采样区域进行基于频域相关的运动参数估计,并进行运动校正,得到旋转校正后的n个k空间数据带,并重建得到旋转校正后的n张临时图像;

(2)平移校正:在图像域,对于经过旋转校正后得到的n张临时图像,基于每一张临时图像相较于第一张临时图像的图像域互信息量进行平移估计,直至图像域互信息量最大化,得到平移校正后的n张临时图像。

5.基于螺旋桨采样和神经网络的磁共振图像重建系统,其特征在于包括模拟数据获取模块、设计采样模板模块、运动模拟模块、模拟采样模块、运动估计与补偿模块、神经网络模型训练模块、实采k空间数据模块、实采k空间数据重建模块、实采k空间数据运动估计与补偿模块和神经网络模型重建图像模块;所述模拟数据获取模块、设计采样模板模块、运动模拟模块、模拟采样模块、运动估计与补偿模块、神经网络模型训练模块、实采k空间数据模块、实采k空间数据重建模块、实采k空间数据运动估计与补偿模块和神经网络模型重建图像模块依次连接;所述运动模拟模块设有运动模拟单元,所述模拟采样模块设有模拟采样单元,所述运动估计与补偿模块包括旋转校正单元和平移校正单元;

所述模拟数据获取模块用于获取公开的磁共振图像数据集,并对进行归一化处理;

所述设计采样模板模块用于设计采样模板的参数;

所述运动模拟模块用于对归一化处理后的磁共振图像数据集进行运动模拟;

所述模拟采样模块用于通过采样模板对经过归一化处理和运动模拟后的磁共振图像数据集的每一张磁共振图像进行模拟采样和重建,得到n张临时图像;

所述运动估计与补偿模块用于对n张临时图像进行运动估计与补偿;

所述神经网络模型训练模块用于将经过归一化处理和运动模拟后的磁共振图像数据集作为神经网络的标签,将经过运动估计与补偿后的n张临时图像作为神经网络的输入,设置好训练参数并进行训练,得到训练好的神经网络模型;

所述实采k空间数据模块用于基于采样模板参数获取实采的n个k空间数据带;

所述实采k空间数据重建模块用于对实采得到的n个k空间数据带进行网格化、填零和二维快速傅里叶变换重建出n张实采临时图像;

所述实采k空间数据运动估计与补偿模块用于对n张实采临时图像进行运动估计与补偿;

所述神经网络模型重建图像模块用于将运动估计与补偿后的n张实采临时图像输入到训练好的网络模型得到最后的重建结果;

所述运动模拟单元用于对获取的归一化后的磁共振图像数据集进行运动模拟;

所述模拟采样单元用于对将经过归一化处理和运动模拟后的来自磁共振图像数据集的每一张磁共振图像进行模拟采样和重建。

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