專利名稱:磁共振成像的圖像重建方法及圖像重建裝置的制作方法
技術領域:
本發明涉及磁共振成像技術領域,尤其涉及一種磁共振成像的圖像重建方法及圖
像重建裝置。
背景技術:
磁共振成像是利用磁共振現象進行成像的一種技術。磁共振現象的原理主要包括:包含單數質子的原子核,例如人體內廣泛存在的氫原子核,其質子具有自旋運動,猶如一個小磁體,并且這些小磁體的自旋軸無一定的規律,如果施加外在磁場,這些小磁體將按外在磁場的磁力線重新排列,具體為在平行于或反平行于外在磁場磁力線的兩個方向排列,將上述平行于外在磁場磁力線的方向稱為正縱向軸,將上述反平行于外在磁場磁力線的方向稱為負縱向軸,原子核只具有縱向磁化分量,該縱向磁化分量既具有方向又具有幅度。用特定頻率的射頻(RF, Radio Frequency)脈沖激發處于外在磁場中的原子核,使這些原子核的自旋軸偏離正縱向軸或負縱向軸,產生共振,這就是磁共振現象。上述被激發原子核的自旋軸偏離正縱向軸或負縱向軸之后,原子核具有了橫向磁化分量。停止發射射頻脈沖后,被激發的原子核發射回波信號,將吸收的能量逐步以電磁波的形式釋放出來,其相位和能級都恢復到激發前的狀態,將原子核發射的回波信號經過空間編碼等進一步處理即可重建圖像。現有的一種磁共振成像過程大致包括:首先將成像區域對應的厚層在片層(slice)方向劃分為多個子厚層(sub-slab, SS),每個子厚層包括多個片層。如圖1所示,圖1中以劃分8個子厚層的情況為例。之后對每個子厚層,利用3D快速自旋回波進行成像掃描,得到每個子厚層對應的圖像數據,對各個子厚層對應的圖像數據進行傅里葉變換重建出各個子厚層的臨時圖像,在圖像域對各個子厚層的臨時圖像進行合并,得到成像區域對應的磁共振圖像。其中,利用快速自旋回波進行成像掃描的具體方法可包括:在一個重復時間TR內發射不同角度的脈沖序列,同時在一定片層編碼梯度下改變相位編碼梯度,以便充滿一個片層編碼k空間;在另外一個重復時間TR內,保持射頻脈沖不變,改變片層編碼梯度,并在該片層編碼梯度下改變相位編碼梯度,得到另外一個片層編碼的k空間;依次類推;直到采集完整個k空間數據。在成像掃描過程中,為了克服片層變形,在相位編碼時,通常需要在子厚層片層方向的兩側按照事先確定的擴展因子進行擴展,以得到大于激發厚度(Excited Thickness)的片層編碼厚度(Slice Encoded Thickness),并對該編碼厚度對應的片層厚度進行編碼。如圖2所示,圖2的中間填充區域對應的層厚TH為當前子厚層的激發厚度,圖2的整個區域對應的層厚STH為當前子厚層的片層編碼厚度。其中,激發厚度通常等于所對應的子厚層的厚度。在圖像域對各個子厚層的臨時圖像進行合并時,通常是對成像區域的每個位置,將同一位置所對應的各子厚層的片層進行合并。如圖3所示,圖3為對成像區域S位置所對應的各子厚層的片層進行合并的示意圖。其中,對每個子厚層來說,除了激發厚度對應的片層(圖3中所示S位置對應的子厚層2的片層)主要包含圖像信息以外,其它擴展出來的片層中除個別片層中包含部分圖像信息外,大部分都是包含的噪聲。現有技術中,直接對成像區域同一位置對應的各子厚層的片層進行簡單疊加時,會對噪聲進行累加,從而降低磁共振圖像的信噪比(SNR, Signal-to-Noise Ratio),影響成像質量。
發明內容
有鑒于此,本發明一方面提出了一種磁共振成像的圖像重建方法,另一方面提出了一種磁共振成像的圖像重建裝置,用以提高磁共振圖像的信噪比,從而提高圖像質量。本發明提出的磁共振成像的圖像重建方法,包括:A、利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板;B、將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低;C、對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。根據一個實施例,該方法進一步包括:al、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層;bl、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;Cl、計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對;dl、將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序;el、將包含最小灰度平均值的數據對作為第一有效數據對,并執行步驟fl ;或者,將包含最小灰度平均值的數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對,并執行步驟Π,否則,將相鄰的下一個數據對作為檢索數據對,并返回執行本步驟的差值計算過程;fl、將所述第一有效數據對作為當前有效數據對;gl、計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并返回執行本步驟;否則,執行下一步驟;h1、將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。根據另一實施例,該方法進一步包括:a2、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層;b2、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;c2、計算每個矩形區域的灰度平均值;d2、將所述灰度平均值進行升序或降序的排序;e2、將最小灰度平均值作為第一有效灰度平均值,并執行步驟f2 ;或者,將最小灰度平均值作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值,并執行步驟f2,否則,將相鄰的下一個灰度平均值作為檢索灰度平均值,并返回執行本步驟的差值計算過程;f2、將所述第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值;g2、計算當前有效灰度平均值與相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并返回執行本步驟;否則,執行下一步驟;h2、將所有有效灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。根據再一實施例,該方法進一步包括:a3、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層;b3、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;c3、計算每個矩形區域的標準差;d3、將所述標準差進行升序或降序的排序;e3、將最小標準差作為第一有效標準差,并執行步驟f3 ;或者,將最小標準差作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差,并執行步驟f3,否則,將相鄰的下一個標準差作為檢索標準差,并返回執行本步驟的差值計算過程;f3、將所述第一有效標準差作為當前有效標準差;g3、計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并返回執行本步驟;否則,執行下一步驟;h3、計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。可選地,所述將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低包括:將該蒙板所對應片層的相應位置像素值設置為O ;或者,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值乘以小于I的系數。可選地,利用像素相加法或像素平方和法,對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并。本發明提出的磁共振成像的圖像重建裝置,包括:一個蒙板生成模塊,用于利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板;—個噪聲削弱模塊,用于將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低;一個圖像合并模塊,用于對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。
根據一個實施例,該裝置進一步包括:一個第一片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層;一個第一區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;一個第一數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對;一個第一排序模塊,用于將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序;一個第一初始值確定模塊,用于將包含最小灰度平均值的數據對作為第一有效數據對;或者從包含最小灰度平均值的數據對開始,將當前數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對;一個第一有效值確定模塊,用于從所述第一有效數據對開始,將該第一有效數據對作為當前有效數據對;計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并繼續查找下一個有效數據對,否則停止有效數據對的查找;一個第一噪聲閾值確定模塊,用于將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。根據另一個實施例,該裝置進一步包括:—個第二片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層;一個第二區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;一個第二數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的灰度平均值;一個第二排序模塊,用于將所述灰度平均值進行升序或降序的排序;一個第二初始值確定模塊,用于將最小灰度平均值作為第一有效灰度平均值;或者從最小灰度平均值開始,將當前灰度平均值作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值;—個第二有效值確定模塊,用于從所述第一有效灰度平均值開始,將該第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值;計算當前有效灰度平均值與相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并繼續查找下一個有效灰度平均值,否則停止有效灰度平均值的查找;一個第二噪聲閾值確定模塊,用于將所有有效灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。根據再一實施例,該裝置進一步包括:
一個第三片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層;一個第三區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域;一個第三數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的標準差;一個第三排序模塊,用于將所述標準差進行升序或降序的排序;一個第三初始值確定模塊,用于將最小標準差作為第一有效標準差;或者從最小標準差開始,將當前標準差作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差;一個第三有效值確定模塊,用于從所述第一有效標準差開始,將該第一有效標準差作為當前有效標準差;計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并繼續查找下一個有效標準差,否則停止有效標準差的查找;一個第三噪聲閾值確定模塊,用于計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。從上述方案中可以看出,本發明實施例中首先獲取每個片層的蒙板,將該蒙板中的像素值逐一與預先確定的噪聲閾值進行比較,以確定對應片層中是否存在純噪聲,在確定其存在純噪聲時,降低該噪聲對應的像素值,之后再對降低了噪聲像素值的片層進行合并,從而削弱了噪聲的影響。進一步地,噪聲閾值可根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定,使得對于不同的成像條件有針對其的具體噪聲閾值,從而噪聲閾值更有針對性,也更準確。此外,將噪聲所對應的像素值降低時,可直接設為0,也可將其乘以一個小于I的系數,方式靈活多樣,可根據實際需要確定。
下面將通過參照附圖詳細描述本發明的優選實施例,使本領域的普通技術人員更清楚本發明的上述及其它特征和優點,附圖中:圖1為子厚層劃分示意圖。圖2為每個子厚層的激發層厚與擴展層厚的關系示意圖。圖3為對成像區域S位置所對應的各子厚層的片層進行合并的示意圖。圖4為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建方法的示例性流程圖。圖5為本發明實施例中噪聲閾值的一種確定方法的流程不意圖。圖6為本發明實施例中噪聲閾值的又一種確定方法的流程不意圖。圖7為本發明實施例中噪聲閾值的再一種確定方法的流程示意圖。圖8a和圖8b為本發明實施例中從圖像域的子厚層中選取噪聲區域的方法示意圖;其中,圖8a為從圖像域的子厚層中選取片層的示意圖;圖Sb為從片層中選取矩形區域的示意圖。圖9為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的一個結構示意圖。圖10為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的又一個結構示意圖。圖11為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的再一個結構示意圖。圖12為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的再一個結構示意圖。圖中,附圖標記如下:SD-片層方向TH-激發厚度STH-編碼厚度SSl-子厚層I SS2-子厚層2 SS3-子厚層3 SS4-子厚層4401-生成對應每個片層的蒙板 402-利用蒙板中的像素值與噪聲閾值的比較結果,確定并調低相應片層中的噪聲像素值403-對降低了噪聲像素值的片層進行合并501-從子厚層中選擇邊緣片層 502-從邊緣片層中選擇矩形區域503-計算矩形區域的由灰度平均值及標準差構成的數據對 504-將數據對按照灰度平均值的大小進行排序505-從數據對中確定第一個有效數據對506-從數據對中確定所有有效數據對507-根據所有有效數據對中的灰度平均值確定噪聲閾值601-從子厚層中選擇邊緣片層 602-從邊緣片層中選擇矩形區域 603-計算矩形區域的灰度平均值604-將灰度平均值進行排序605-確定第一個有效灰度平均值606-確定所有有效灰度平均值607-根據所有有效灰度平均值確定噪聲閾值701-從子厚層中選擇邊緣片層702-從邊緣片層中選擇矩形區域703-計算矩形區域的標準差704-將標準差進行排序705-確定第一個有效標準差706-確定所有有效標準差707-根據所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值確定噪聲閾值901-蒙板生成模塊902-噪聲削弱模塊903-圖像合并模塊1001-第一片層選取模塊1002-第一區域選取模塊1003-第一數據計算模塊1004-第一排序模塊1005-第一初始值確定模塊1006-第一有效值確定模塊1007-第一噪聲閾值確定模塊1101-第二片層選取模塊1102-第二區域選取模塊1103-第二數據計算模塊1104-第二排序模塊1105-第二初始值確定模塊1106-第二有效值確定模塊1107-第
二噪聲閾值確定模塊1201-第三片層選取模塊1202-第三區域選取模塊1203-第三數據計算模塊1204-第三排序模塊1205-第三初始值確定模塊1206-第三有效值確定模塊1207-第三噪聲閾值確定模塊
具體實施例方式本發明實施例中,為了降低噪聲的累積效應,削弱各片層中純噪聲的影響,考慮在對各片層進行合并之前,降低各片層中的噪聲像素值。為此,本發明實施例中,首先確定一個用于標志噪聲水平的噪聲閾值,之后利用該噪聲閾值檢測各片層中的噪聲像素值,進而降低該噪聲像素值的值,最后再對降低了噪聲像素值的片層進行合并。為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚,以下舉實施例對本發明進一步詳細說明。 圖4為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建方法的示例性流程圖。如圖4所示,該流程包括如下步驟:步驟401,對圖像域的各個子厚層,利用平均濾波器對各子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板。步驟402,對每個蒙板,將該蒙板的像素灰度值逐一與預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素灰度值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低。本實施例中,噪聲閾值用以標志噪聲水平,低于該噪聲閾值的像素值可認為是噪聲像素值,進而可降低其取值;高于該噪聲閾值的像素值可認為是有用的圖像像素值,可保持其取值不變。本步驟中,主要是根據蒙板中的像素值(即像素灰度值)與噪聲閾值的比較結果,確定相應片層中的噪聲像素值,并調低該噪聲像素值。其中,噪聲閾值可以根據經驗值或仿真值確定,也可以根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定。其中,對于根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定噪聲閾值的方法將在后面的圖5至圖7中詳細介紹。其中,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低的方式可有很多。例如,可將該蒙板所對應片層的相應位置像素值設置為O ;或者也可將該蒙板所對應片層的相應位置像素值乘以小于I的系數,例如,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5等。步驟403,對成像區域的每個位置,將同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。本步驟中,是對降低了噪聲像素值的片層進行的合并。其中,對片層進行合并的方法可有多種,例如,可以是像素相加法,也可以是像素平方和法等。由于本實施例中是對降低了噪聲像素值的片層進行的合并,因此削弱了噪聲累積的影響,提高了磁共振圖像的信噪比,進而提高了圖像質量。對于步驟402中提到的噪聲閾值,在根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定時,可有多種實現方式。本實施例中,每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域可以認為是其邊緣片層的四個邊角的區域,當然也可以根據具體情況選擇其他區域。圖5至圖7中給出了三種噪聲閾值的確定過程。圖5為噪聲閾值的一種確定方法的流程示意圖。如圖5所示,該方法包括如下步驟:步驟501,對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層。本實施例中,可從每個子厚層中選取片層方向最外側的兩個片層,如圖8a所示,片層方向的上下兩個邊緣片層。實際應用中,也可只選取其中一個片層;或者,也可選取上面兩個片層和/或下面兩個片層等。步驟502,分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域。本實施例中,可如圖Sb所示,從每個邊緣片層的四個角中分別選取出一個設定大小的矩形區域。當然也可以從上述四個角的任一個或任兩個或任三個角中分別選取出一個設定大小的矩形區域。并且該矩形區域的大小可根據經驗值或仿真值預先設定,也可根據其它方法確定。
步驟503,計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對。具體實現時,可將各矩形區域的灰度平均值及標準差分別存儲在兩個隊列中,SP將各矩形區域的灰度平均值存儲在一個隊列中,將各矩形區域的標準差存儲在另一個隊列中,但二者的位置存在一一對應的關系。或者,也可將各矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲在一張表格中等。具體實現方式可根據實際需要確定,此處不對其進行限制。步驟504,將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序。步驟505,從包含最小灰度平均值的數據對開始,將該數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對;否則,將相鄰的下一個數據對作為檢索數據對,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效數據對。本步驟中,有效數據對指的是能表示純噪聲矩形區域的數據對。設定數目可以是根據經驗值或仿真值等確定的數值,如可以是相鄰的I個、2個、3個或4個等。本步驟中,灰度平均值之差對應的設定閾值和標準差之差對應的設定閾值均可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。步驟506,從所述第一有效數據對開始,將該第一有效數據對作為當前有效數據對,計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并重復執行上述求差及比較過程,直到找出所有有效數據對。步驟507,將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。本步驟中,該預設系數可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。實際應用中,也可不采用上述步驟505中描述的過程,而是直接將包含最小灰度平均值的數據對作為第一個有效數據對。圖5中所示的噪聲閾值確定方法,在確定表示純噪聲的有效數值時,是采用的灰度平均值和標準差的雙項判斷標準。實際應用中,也可采用二者之一進行單項的判斷標準。如圖6和圖7所示。圖6為噪聲閾值的又一種確定方法的流程示意圖。如圖6所示,該方法包括如下步驟:步驟601 步驟602的具體實現過程與步驟501 步驟502的具體實現過程一致。步驟603,計算每個矩形區域的灰度平均值。步驟604,將所述灰度平均值進行升序或降序的排序。步驟605,從最小灰度平均值開始,將其作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值;否則,將相鄰的下一個灰度平均值作為檢索灰度平均值,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效灰度平均值。本步驟中,第一有效灰度平均值指定是能表示純噪聲矩形區域的灰度平均值。設定數目可以是根據經驗值或仿真值等確定的數值,如可以是相鄰的I個、2個、3個或4個坐寸O本步驟中,第一設定閾值可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。步驟606,從所述第一有效灰度平均值開始,將該第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值,計算當前有效灰度平均值與相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并重復執行上述求差及比較過程,直到找出所有有效標準差。步驟607,將所有有效灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。本步驟中,該預設系數可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。實際應用中,也可不采用上述步驟605描述的過程,而是直接將最小灰度平均值作為第一個有效灰度平均值。圖7為噪聲閾值的再一種確定方法的流程示意圖。如圖7所示,該方法包括如下步驟:步驟701 步驟702的具體實現過程與步驟501 步驟502的具體實現過程一致。步驟703,計算每個矩形區域的標準差。步驟704,將所述標準差進行升序或降序的排序。步驟705,從最小標準差開始,將其作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差;否則,將相鄰的下一個標準差作為檢索標準差,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效標準差。本步驟中,第一有效標準差指定是能表示純噪聲矩形區域的標準差。設定數目可以是根據經驗值或仿真值等確定的數值,如可以是相鄰的I個、2個、3個或4個等。本步驟中,第二設定閾值可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。步驟706,從所述第一有效標準差開始,將該第一有效標準差作為當前有效標準差,計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并重復執行上述求差及比較過程,直到找出所有有效標準差。步驟707,計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。本步驟中,該預設系數可根據經驗值或仿真值確定,也可根據其它方法確定。實際應用中,也可不采用上述步驟705中描述的過程,而是直接將最小標準差作為第一個有效標準差。本發明實施例中,根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定噪聲閾值時,使得對于不同的成像條件有針對其的具體噪聲閾值,從而噪聲閾值更有針對性,也更準確。以上對本發明實施例中的磁共振成像的圖像重建方法進行了詳細描述,下面再對本發明實施例中磁共振成像的重建裝置進行詳細描述。圖9為本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的一個結構示意圖。如圖9所不,該裝置包括:一個蒙板生成模塊901、一個噪聲削弱模塊902和一個圖像合并模塊903。其中,蒙板生成模塊901用于對圖像域的各個子厚層,利用平均濾波器對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板。噪聲削弱模塊902用于對每個蒙板,將該蒙板的像素灰度值逐一與預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素灰度值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低。其中,噪聲削弱模塊902的具體操作過程可與圖4所示步驟402中的具體操作過程一致。例如,可將該蒙板所對應片層的相應位置像素值設置為O ;或者也可將該蒙板所對應片層的相應位置像素值乘以小于I的系數,例如,0.1,0.2,0.3,0.4,0.5等。噪聲閾值可以根據經驗值或仿真值確定,也可以根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定。圖像合并模塊903用于對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。圖像合并模塊903的具體操作過程可與圖4所示步驟403中的具體操作過程一致。例如,可以是像素相加法,也可以是像素平方和法等。本發明實施例中,由于是對降低了噪聲像素值的片層進行的合并,因此削弱了噪聲累積的影響,提高了磁共振圖像的信噪比,進而提高了圖像質量。在根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定時,可有多種實現方式。相應地,本實施例中的磁共振成像的圖像重建裝置可進一步包括如圖10至圖12中的任一附圖所示的功能模塊。圖10示出了本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的又一個結構示意圖。如圖10所示,該裝置除包括蒙板生成模塊901、噪聲削弱模塊902和圖像合并模塊903之夕卜,進一步還包括:一個第一片層選取模塊1001、一個第一區域選取模塊1002、一個第一數據計算模塊1003、一個第一排序模塊1004、一個第一初始值確定模塊1005、一個第一有效值確定模塊1006和一個第一噪聲閾值確定模塊1007。其中,第一片層選取模塊1001用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層。第一區域選取模塊1002用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域。第一數據計算模塊1003用于計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對。第一排序模塊1004用于將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序。第一初始值確定模塊1005用于從包含最小灰度平均值的數據對開始,將該數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對;否則,將相鄰的下一個數據對作為檢索數據對,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效數據對。第一有效值確定模塊1006用于從所述第一有效數據對開始,將該第一有效數據對作為當前有效數據對;計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并繼續查找下一個有效數據對;否則,停止有效數據對的查找。第一噪聲閾值確定模塊1007用于將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。其中,各新增功能模塊的具體操作過程可與圖5所示各相應步驟中的具體實現過程一致,此處不再一一贅述。實際應用中,所述第一初始值確定模塊1005也可不米用上述描述的確定第一有效數據對的過程,而是直接將包含最小灰度平均值的數據對作為第一有效數據對。圖11示出了本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的再一個結構示意圖。如圖11所示,該裝置除包括蒙板生成模塊901、噪聲削弱模塊902和圖像合并模塊903之夕卜,進一步還包括:一個第二片層選取模塊1101、一個第二區域選取模塊1102、一個第二數據計算模塊1103、一個第二排序模塊1104、一個第二初始值確定模塊1105、一個第二有效值確定模塊1106和一個第二噪聲閾值確定模塊1107。其中,第二片層選取模塊1101用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層。第二區域選取模塊1102用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出設定大小的矩形區域。第二數據計算模塊1103用于計算每個矩形區域的灰度平均值。第二排序模塊1104用于將所述灰度平均值進行升序或降序的排序。第二初始值確定模塊1105用于從最小灰度平均值開始,將其作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值;否則,將相鄰的下一個灰度平均值作為檢索數據對,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效灰度平均值。第二有效值確定模塊1106用于從所述第一有效灰度平均值開始,將該第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值;計算當前有效灰度平均值與相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并繼續查找下一個有效灰度平均值;否則,停止有效灰度平均值的查找。第二噪聲閾值確定模塊1107用于將所有有效灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。其中,各新增功能模塊的具體操作過程可與圖6所示各相應步驟中的具體實現過程一致,此處不再一一贅述。實際應用中,上述第二初始值確定模塊1105也可不米用上述描述的確定第一有效灰度平均值的過程,而是直接將最小灰度平均值作為第一有效灰度平均值。圖12示出了本發明實施例中磁共振成像的圖像重建裝置的再一個結構示意圖。如圖12所示,該裝置除包括蒙板生成模塊901、噪聲削弱模塊902和圖像合并模塊903之夕卜,進一步還包括:一個第三片層選取模塊1201、一個第三區域選取模塊1202、一個第三數據計算模塊1203、一個第三排序模塊1204、一個第三初始值確定模塊1205、一個第三有效值確定模塊1206和一個第三噪聲閾值確定模塊1207。第三片層選取模塊1201用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層。第三區域選取模塊1201用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出設定大小的矩形區域。第三數據計算模塊1203用于計算每個矩形區域的標準差。第三排序模塊1204用于將所述標準差進行升序或降序的排序。第三初始值確定模塊1205用于從最小標準差開始,將其作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差;否則,將相鄰的下一個標準差作為檢索數據對,并重復執行上述求差及比較過程,直到找到第一有效標準差。第三有效值確定模塊1206用于從所述第一有效標準差開始,將該第一有效標準差作為當前有效標準差;計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并繼續查找下一個有效標準差;否則,停止有效標準差的查找。第三噪聲閾值確定模塊1207用于計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后的值作為噪聲閾值。其中,各新增功能模塊的具體操作過程可與圖7所示各相應步驟中的具體實現過程一致,此處不再一一贅述。實際應用中,上述第三初始值確定模塊1205也可不采用上述描述的確定第一有效標準差的過程,而是直接將最小標準差作為第一有效標準差。本發明實施例中,根據每個子厚層中最不可能存在圖像信息的區域的灰度平均值來確定噪聲閾值時,使得對于不同的成像條件有針對其的具體噪聲閾值,從而噪聲閾值更有針對性,也更準確。本領域技術人員可以理解附圖只是一個優選實施例的示意圖,附圖中的模塊或流程并不一定是實施本發明所必須的。本領域技術人員可以理解實施例中的裝置中的模塊可以按照實施例描述分布于實施例的裝置中,也可以進行相應變化位于不同于本實施例的一個或多個裝置中。上述實施例的模塊可以合并為一個模塊,也可以進一步拆分成多個子模塊。本發明實施例中的部分步驟,可以利用軟件實現,相應的軟件程序可以存儲在可讀取的存儲介質中,如光盤或硬盤等。 本發明涉及磁共振成像技術,并且公開了一種磁共振成像的圖像重建方法和一種磁共振成像的圖像重建裝置。其中,所述磁共振成像的圖像重建方法包括:利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板;將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低;對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。本發明能夠削弱了噪聲的影響,提高磁共振圖像的信噪t匕,從而提高圖像質量。
以上所述僅為本發明的較佳實施例而已,并不用以限制本發明,凡在本發明的精神和原則之內,所作的任何修改、等同替換、改進等,均應包含在本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種磁共振成像的圖像重建方法,包括: 利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板;將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低; 對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。
2.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,該方法進一步包括: al、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層; bl、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; Cl、計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對; dl、將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序;el、將包含最小灰度平均值的數據對作為第一有效數據對,并執行步驟f I ;或者,將包含最小灰度平均值的數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對,并執行步驟Π,否則,將相鄰的下一個數據對作為檢索數據對,并返回執行本步驟的差值計算過程; H、將所述第一有效數據對作為當前有效數據對; gl、計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并返回執行本步驟;否則,執行下一步驟; h1、將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
3.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,該方法進一步包括: a2、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層; b2、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; c2、計算每個矩形區域的灰度平均值; d2、將所述灰度平均值進行升序或降序的排序; e2、將最小灰度平均值作為第一有效灰度平均值,并執行步驟f2 ;或者,將最小灰度平均值作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值,并執行步驟f2,否則,將相鄰的下一個灰度平均值作為檢索灰度平均值,并返回執行本步驟的差值計算過程; f2、將所述第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值; g2、計算當前有效灰度平均值與`相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并返回執行本步驟;否則,執行下一步驟; h2、將所有有效灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
4.根據權利要求1所述的方法,其特征在于,該方法進一步包括: a3、分別從每個圖像域的子厚層中選取出至少一個邊緣片層; b3、分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; c3、計算每個矩形區域的標準差; d3、將所述標準差進行升序或降序的排序; e3、將最小標準差作為第一有效標準差,并執行步驟f3 ;或者,將最小標準差作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差,并執行步驟f3,否則,將相鄰的下一個標準差作為檢索 標準差,并返回執行本步驟的差值計算過程;f3、將所述第一有效標準差作為當前有效標準差; g3、計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并返回執行本步驟;否貝U,執行下一步驟; h3、計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,所述將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低包括: 將該蒙板所對應片層的相應位置像素值設置為O ;或者, 將該蒙板所對應片層的相應位置像素值乘以小于I的系數。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的方法,其特征在于,利用像素相加法或像素平方和法,對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并。
7.—種磁共振成像的圖像重建裝置,包括: 一個蒙板生成模塊,用于利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板; 一個噪聲削弱模塊,用于將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低;一個圖像合并模塊,用于對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。
8.根據權利要求7所述的裝置,其特征在于,該裝置進一步包括: 一個第一片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層; 一個第一區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; 一個第一數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的灰度平均值及標準差,并將每個矩形區域的灰度平均值及標準差對應存儲為一個數據對; 一個第一排序模塊,用于將所述數據對按照灰度平均值的大小進行升序或降序的排序; 一個第一初始值確定模塊,用于將包含最小灰度平均值的數據對作為第一有效數據對;或者從包含最小灰度平均值的數據對開始,將當前數據對作為檢索數據對,計算該檢索數據對與相鄰的設定數目的數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述檢索數據對作為第一有效數據對; 一個第一有效值確定模塊,用于從所述第一有效數據對開始,將該第一有效數據對作為當前有效數據對;計算當前有效數據對與相鄰的下一個數據對之間的灰度平均值之差及標準差之差,在兩個差值分別小于各自對應的設定閾值時,將所述相鄰的下一個數據對作為當前有效數據對,并繼續查找下一個有效數據對,否則停止有效數據對的查找; 一個第一噪聲閾值確定模塊,用于將所有有效數據對的灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效數據對的灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
9.根據權利要求7所述的裝置,其特征在于,該裝置進一步包括: 一個第二片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層; 一個第二區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; 一個第二數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的灰度平均值; 一個第二排序模塊,用于將所述灰度平均值進行升序或降序的排序; 一個第二初始值確定模塊,用于將最小灰度平均值作為第一有效灰度平均值;或者從最小灰度平均值開始,將當前灰度平均值作為檢索灰度平均值,計算該檢索灰度平均值與相鄰的設定數目的灰度平均值之間的差值,在所述差值小于第一設定閾值時,將所述檢索灰度平均值作為第一有效灰度平均值; 一個第二有效值確定模塊,用于從所述第一有效灰度平均值開始,將該第一有效灰度平均值作為當前有效灰度平均值;計算當前有效灰度平均值與相鄰的下一個灰度平均值之間的差值,在所述差值小于 所述第一設定閾值時,將所述相鄰的下一個灰度平均值作為當前有效灰度平均值,并繼續查找下一個有效灰度平均值,否則停止有效灰度平均值的查找; 一個第二噪聲閾值確定模塊,用于將所有有效灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所有有效灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
10.根據權利要求7所述的裝置,其特征在于,該裝置進一步包括: 一個第三片層選取模塊,用于對圖像域的各個子厚層,分別從每個子厚層中選取出至少一個邊緣片層; 一個第三區域選取模塊,用于分別從每個邊緣片層的四個角中選取出至少一個設定大小的矩形區域; 一個第三數據計算模塊,用于計算每個矩形區域的標準差; 一個第三排序模塊,用于將所述標準差進行升序或降序的排序; 一個第三初始值確定模塊,用于將最小標準差作為第一有效標準差;或者從最小標準差開始,將當前標準差作為檢索標準差,計算該檢索標準差與相鄰的設定數目的標準差之間的差值,在所述差值小于第二設定閾值時,將所述檢索標準差作為第一有效標準差; 一個第三有效值確定模塊,用于從所述第一有效標準差開始,將該第一有效標準差作為當前有效標準差;計算當前有效標準差與相鄰的下一個標準差之間的差值,在所述差值小于所述第二設定閾值時,將所述相鄰的下一個標準差作為當前有效標準差,并繼續查找下一個有效標準差,否則停止有效標準差的查找; 一個第三噪聲閾值確定 模塊,用于計算所有有效標準差對應的矩形區域的灰度平均值,將所述灰度平均值的平均值作為所述噪聲閾值,或將所述灰度平均值的平均值乘以預設系數后作為所述噪聲閾值。
全文摘要
本發明涉及磁共振成像技術,并且公開了一種磁共振成像的圖像重建方法和一種磁共振成像的圖像重建裝置。其中,所述磁共振成像的圖像重建方法包括利用平均濾波器對圖像域的各個子厚層的片層進行濾波,得到對應各片層的蒙板;將各蒙板的像素值與一預先確定的噪聲閾值進行比較,對于小于所述噪聲閾值的像素值,將該蒙板所對應片層的相應位置像素值按照預設標準降低;對成像區域同一位置對應的各個子厚層的片層進行合并,得到成像區域的磁共振圖像。本發明能夠削弱了噪聲的影響,提高磁共振圖像的信噪比,從而提高圖像質量。
文檔編號G06T5/00GK103186886SQ201110456518
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者李國斌 申請人:西門子(深圳)磁共振有限公司