阅读说明：本技术 一种磁共振成像方法、系统及相关装置 (magnetic resonance imaging method, system and related device ) 是由 李炎然 汪乔 朱泽轩 于 2019-09-10 设计创作，主要内容包括：本申请提供一种磁共振成像方法,包括：获取二维空域图像；将二维空域图像叠加,得到三维空域图像；利用三维紧框架对三维空域图像进行特征提取,得到低频信息和高频信息；根据低频信息、高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；利用稀疏性模型生成磁共振图像。通过将二维图像叠放在一起构成三维图像数据,使用三维紧框架对三维图像进行特征提取与约束,并对三维紧框架特征信息中的三维高频信息进行稀疏性约束,使得重建图像混叠伪影更少,提高重建图像的质量。本申请还提供一种磁共振成像系统、一种计算机可读存储介质和一种磁共振成像设备,具有上述有益效果。(The present application provides a magnetic resonance imaging method comprising: acquiring a two-dimensional airspace image; superposing the two-dimensional airspace images to obtain a three-dimensional airspace image; performing feature extraction on the three-dimensional airspace image by using a three-dimensional tight frame to obtain low-frequency information and high-frequency information; constructing a sparsity model according to the low-frequency information, the high-frequency information and the sparsity constraint; a magnetic resonance image is generated using the sparsity model. Two-dimensional images are stacked together to form three-dimensional image data, a three-dimensional tight frame is used for carrying out feature extraction and constraint on the three-dimensional images, and sparsity constraint is carried out on three-dimensional high-frequency information in feature information of the three-dimensional tight frame, so that aliasing artifacts of reconstructed images are less, and the quality of the reconstructed images is improved. The present application further provides a magnetic resonance imaging system, a computer readable storage medium and a magnetic resonance imaging apparatus having the above-mentioned advantageous effects.)

一种磁共振成像方法、系统及相关装置

技术领域

本申请涉及图像处理领域，特别涉及一种磁共振成像方法、系统及相关装置。

背景技术

并行核磁共振成像(parallel Magnetic Resonance Image,pMRI)是基于核磁共振现象的一种成像技术，与CT、X光等成像技术不同，pMRI使用的是磁场原子共振效应，对人体没有电离辐射伤害，获取信息量大，能获得原生三维断面成像，对软组织结构显示清晰，分辨力高。

受奈奎斯特采样定理的限制，pMRI设备扫描时间较长，而且过快的梯度磁场切换频率会使患者感到不适，短时间内使用密集的射频脉冲，人体内部组织会由于射频能量的累积而升温。通过硬件来提升采样速度的方式基本上已经达到瓶颈。

为了加快扫描速率，对k空间进行下采样，得到部分采集的线圈图像。根据线圈间的相关性或其空间敏感度来恢复未采集信息部分。当采样率较低时，扫描得到的图像会有严重的混叠伪影和噪声，影响成像质量，需通过技术手段来重建出更精确的未采样信息，提高重建图像的质量。

并行磁共振成像重建技术一般通过利用正则化约束的方式来提高重建图像的质量，如全变差正则化、小波变换的稀疏表示技术等，都是针对单个线圈二维图像，没有考虑线圈图像间的内在相关性。当采样率较低时，扫描重建图像会有严重的混叠伪影和放大系统噪声，影响成像质量。

发明内容

本申请的目的是提供一种磁共振成像方法、系统、一种计算机可读存储介质和一种磁共振成像设备，能够降低磁共振图像的混叠伪影，提高图像质量。

为解决上述技术问题，本申请提供一种磁共振成像方法，具体技术方案如下：

获取二维空域图像；

将所述二维空域图像叠加，得到三维空域图像；

利用三维紧框架对所述三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息：

根据所述低频信息、所述高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；

利用所述稀疏性模型生成磁共振图像。

其中，获取二维空域图像之前，还包括：

利用核磁共振机器获取待检测部位的欠采样信号；

根据所述欠采样信号和并行磁共振成像算法，得到所述二维空域图像。

其中，利用三维紧框架对所述三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息包括：

利用三维紧框架对所述三维空域图像中每8个数据点进行分层特征提取，得到1个所述低频信息和13个所述高频信息；

其中，所述8个数据点为长方体的8个顶点，所述长方体的上表面和下表面分别属于不同的二维空域图像，所述长方体的高为所述二维空域图像叠加方向；第n层多分辨率特征提取时，相邻的所述数据点之间间隔为2^n-1-1个像素；在经过n层特征提取后，得到1个低频信息和13n个高频信息。

本申请还提供一种磁共振成像系统，包括：

获取模块，用于获取二维空域图像；

叠加模块，用于将所述二维空域图像叠加，得到三维空域图像；

特征提取模块，用于利用三维紧框架对所述三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息；

模型构建模块，用于根据所述低频信息、所述高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；

图像生成模块，用于利用所述稀疏性模型生成磁共振图像。

其中，还包括：

检测模块，用于利用核磁共振机器获取待检测部位的欠采样信号；

二维图像生成模块，用于根据所述欠采样信号和并行磁共振成像算法，得到所述二维空域图像。

其中，所述特征提取模块包括：

分层提取单元，用于利用三维紧框架对所述三维空域图像中每8个数据点进行分层特征提取，得到1个所述低频信息和13个所述高频信息；

其中，所述8个数据点为长方体的8个顶点，所述长方体的上表面和下表面分别属于不同的二维空域图像，所述长方体的高为所述二维空域图像叠加方向；第n层多分辨率特征提取时，相邻的所述数据点之间间隔为2^n-1-1个像素；在经过n层特征提取后，得到1个低频信息和13n个高频信息。

本申请还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述的磁共振成像方法的步骤。

本申请还提供一种磁共振成像设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时实现如上所述的磁共振成像方法的步骤。

本申请提供一种磁共振成像方法，包括：获取二维空域图像；将所述二维空域图像叠加，得到三维空域图像；利用三维紧框架对所述三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息；根据所述低频信息、所述高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；利用所述稀疏性模型生成磁共振图像。

本申请通过将二维图像叠放在一起构成三维图像数据，使用新的三维紧框架对三维图像进行特征提取与约束，目的是得到多分辨率三维紧框架特征信息。通过得到的多分辨率三维紧框架特征信息，结合稀疏性约束，可以完整重建三维空域图像，使得重建图像混叠伪影更少，提高重建图像的质量。本申请还提供一种磁共振成像系统、一种计算机可读存储介质和一种磁共振成像设备，具有上述有益效果，此处不再赘述。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例所提供的一种磁共振成像方法的流程图；

图2为本申请实施例所提供的三维空域图像各层提取过程中采样数据点位置示意图；

图3为本申请实施例所提供的三维空域图像结构示意图；

图4为本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

请参考图1，图1为本申请实施例所提供的一种磁共振成像方法的流程图，该方法包括：

S101：获取二维空域图像；

本步骤需要获取二维空域图像，在此对于二维空域图像的生成及采集过程不作具体限定。可以先利用核磁共振机器获取待检测部位的欠采样信号，然后根据欠采样信号和并行磁共振成像算法，得到二维空域图像。

S102：将二维空域图像叠加，得到三维空域图像；

本步骤需要将S101中得到的二维空域图像相叠加，得到三维空域图像。具体的，是将二维空域图像进行叠加，不需要作其他数据处理，即可得到三维空域图像。此外，对于二维空域图像进行叠加的目的是得到三维空域图像，便于后续步骤的特征提取，因此，相邻二维空域图像的间隔长度等不作具体限定和要求，但通常为单位像素的整数倍。

S103：利用三维紧框架对三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息；

本步骤旨在对三维空域图像进行特征提取，利用多个线圈图像数据之间的内在联系，提取得到的三维紧框架的多分辨率图像特征信息，即高频信息和低频信息，进而对多分辨率图像特征信息进行处理，即可以重建出减少伪影且保持边缘细节的三维图像数据，具体过程可以如下：

利用三维紧框架对三维空域图像中每8个数据点进行分层特征提取，得到一个低频信息和十三个高频信息；

其中，8个数据点为长方体的8个顶点，长方体的上表面和下表面分别属于不同的二维空域图像，长方体的高为二维空域图像叠加方向；第n层多分辨率特征提取时，相邻的数据点之间间隔为2^n-1-1个像素。在n层特征提取后，得到1个低频信息和13n个高频信息。

参见图2，图2为本申请实施例所提供的三维空域图像各层提取过程中采样数据点位置示意图，最左侧给出了三维坐标系示意图。容易看出，第一层特征提取时，对相邻线圈间每8个数据点进行特征提取，得到一个三维低频信息和十三个三维高频信息。为了使得得到的多分辨率三维紧框架特征信息的大小和原三维空域图像相同，在对边界点进行特征提取时，进行补零或者复制边界数据。这8个数据点来源于相邻两个二维空域图像中上下对应的各四个数据点，构成了长宽均为1个像素的长方体。需要注意的是，实际上各二维空域图像已经在步骤S102中进行叠加，图2为了清楚的示意出各数据点之间的关系，放大了相邻两层二维空域图像的间隔，实际上两层二维空域图像的间隔以及与单位像素的比例并不必须如图2所示。第二层特征提取时，选择第一层特征提取得到的三维低频信息，对其每8个数据点进行特征提取，得到一个三维低频信息和十三个三维高频信息。这8个数据点来源于间隔一个二维空域图像的两个二维空域图像中上下对应的各四个数据点，构成长宽均为1个像素的长方体。该长方体的顶点，即数据点之间间隔1个像素。在第n层特征提取时，选择第n-1层特征提取得到的三维低频信息，对其每8个数据点进行特征提取，得到一个三维低频信息和十三个三维高频信息。这8个数据点来源于间隔2^n-1-1个二维空域图像的两个二维空域图像中上下对应的各四个数据点，构成长宽均为1个像素的长方体。该长方体的顶点，即数据点之间间隔2^n-1-1个像素。最终可以得到一个三维低频信息和13n个三维高频信息。

进一步，参见图3，图3中点划线分别连接两个数据点，表示不同方向的高频滤波器，可以得到13个高频信息，其中x、y和z方向分别有一个高频信息，xy、xz和yz方向分别有两个高频信息，xyz方向有四个高频信息，将该8个点的算术平均数作为低频信息，即x方向高频信息为(a2-a4)/8，y方向高频信息为(a3-a4)/8，z方向高频信息为(b4-a4)/8，xy方向高频信息为(a1-a4)/8和(a2-a3)/8，依次类推，可以得到xz、yz和xyz方向的高频信息，低频信息为(a1+a2+a3+a4+b1+b2+b3+b4)/8。通过得到的多分辨率三维紧框架特征信息，也可以完整重建三维空域图像。

实际上，本步骤的目的是利用多个线圈图像数据之间的内在联系，得到不同分辨率的三维MRI图像特征信息，

S104：根据低频信息、高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；

在确定低频信息、高频信息之后，即可结合稀疏性约束构建稀疏性模型。在此对于稀疏性约束不作具体限定，例如可以为L1范数约束。

S105：利用稀疏性模型生成磁共振图像。

本申请通过将二维图像叠放在一起构成三维图像数据，使用新的三维紧框架对三维图像进行特征提取与约束，目的是得到多分辨率三维紧框架特征信息。通过得到的多分辨率三维紧框架特征信息，结合稀疏性约束，可以完整重建三维空域图像，使得重建图像混叠伪影更少，提高重建图像的质量。

下面对本申请实施例提供的一种磁共振成像系统进行介绍，下文描述的一种磁共振成像系统与上文描述的一种磁共振成像方法可相互对应参照。

参见图4，图4为本申请实施例所提供的一种磁共振成像系统结构示意图，该系统包括：

获取模块100，用于获取二维空域图像；

叠加模块200，用于将所述二维空域图像叠加，得到三维空域图像；

特征提取模块300，用于利用三维紧框架对所述三维空域图像进行特征提取，得到低频信息和高频信息；

模型构建模块400，用于根据所述低频信息、所述高频信息和稀疏性约束构建稀疏性模型；

图像生成模块500，用于利用所述稀疏性模型生成磁共振图像。

基于上述实施例，作为优选的实施例，还包括：

检测模块，用于利用核磁共振机器获取待检测部位的欠采样信号；

二维图像生成模块，用于根据所述欠采样信号和并行磁共振成像算法，得到所述二维空域图像。

基于上述实施例，作为优选的实施例，所述特征提取模块300空域包括：

分层提取单元，用于利用三维紧框架对所述三维空域图像中每8个数据点进行分层特征提取，得到1个所述低频信息和13个所述高频信息；

其中，所述8个数据点为长方体的8个顶点，所述长方体的上表面和下表面分别属于不同的二维空域图像，所述长方体的高为所述二维空域图像叠加方向；第n层多分辨率特征提取时，相邻的所述数据点之间间隔为个像素。n层特征提取后，得到1个低频信息和13n个高频信息。

本申请还提供了一种计算机可读存储介质，其上存有计算机程序，该计算机程序被执行时可以实现上述实施例所提供的步骤。该存储介质可以包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

本申请还提供了一种磁共振成像设备，可以包括存储器和处理器，所述存储器中存有计算机程序，所述处理器调用所述存储器中的计算机程序时，可以实现上述实施例所提供的步骤。当然所述磁共振成像设备还可以包括各种网络接口，电源等组件。

说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例提供的系统而言，由于其与实施例提供的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。