基于全变分的磁共振图像去噪算法的研究

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1、第一章绪论1．2磁共振检查的特点磁共振成像检查是基于磁共振现象的医学影像技术。MRI设备通过测量构成人体组织元素的原子核发出的MR信号，实现人体成像。近年来，MRI技术飞速发展，高性能梯度磁场、开放型磁体、软线圈以及计算机网络的应用，带来图像质量、成像功能的很大改善，成像时间亦有所缩短，且病人舒适、减少了幽闭恐惧感，又便于操作检查，而且还便于介入治疗。MRI设备与其他影像设备相比具有以下优点：1)无电离辐射危害。MRj设备的激励源为短波或超短波段的电磁波，波长在lm以上(小于300MHz)，无电离辐射损伤，是一种安

2、全的检查方法。2)多参数成像，可提供丰富的诊断信息。一般的医学成像技术都使用单一的成像参数。例如CT的成像参数仅为X线吸收系数、超声成像只依据组织界面所反射的回波信号等。MRI是一种多参数的成像方法，用以成像的组织参数至少有氢核(质子)密度N(H)、纵向弛豫时间Z、横向弛豫时间五以及体内液体的流速等4个成像参数。上述参数即可以分别成像，亦可以相互结合获得取对比图像。3)高对比度成像。M刚的软组织对比分辨率是医学影像技术中最高的。MRI图像不及能够很好地区分脑的灰质、白质、脑神经核、椎管及脊髓，而且毋需对比剂便可显示

3、心脏各房室核大血管腔。此外，M魁对纵隔、肝脏、前列腺、子宫等的诊断效果也较满意。4)MRI设备具有任意方向断层的能力。MRI可获得横断、冠状断、矢状断和不同角度的斜断面图像，无须旋转病人即可获得扫描层面。5)无需使用对比剂，可直接显示心脏和血管结构。采用MRI技术可以测定血流，也称为磁共振血管成像(MagneticResonanceAngiographer，MRA)。MRA与传统的血管造影法相比，它的最大优点是无创伤，不需要注射对比剂。MRA是一种全新的血管造影技术。6)可进行功能、组织化学和生物化学方面的研究。F

4、MRI的出现填补了上述两项空白，使疾病的诊断深入到分子生物学和组织学的水平。磁共振检查的特点决定了它特别适合与中枢神经系统、心脏大血管系统、头颈2硕士学位论文部、肌肉关节系统检查，也适于纵隔、腹腔、盆腔实质器官及乳腺的检查。磁共振检查已成为目前临床医学中最重要的检查手段之一。1．3医学磁共振图像去噪处理的目的和意义磁共振成像于其他医学成像技术相比，具有对人体无电离辐射损害、软组织高对比度分辨率、提供丰富的诊断信息等优点。近年来，磁共振成像技术迅猛的发展带动和促进了医学影像学相关领域的研究和发展。由于成像机制的限制．

5、磁共振成像图像质量不高是是其主要的缺点。磁共振图像易受多种伪影影响。这些伪影主要来自设备、运动和金属异物三个方面。常见的有化学位移伪影，截断伪影、流动伪影、病人非自主性(生理性)运动伪影等。而且在成像过程中复杂的电磁场环境容易受到人体热噪声干扰，造成噪声引起局部区域不清晰、整幅图像模糊的现象，如图1-1所示。幽1-1带有噪声的磁共振幽像Fi91-1MRnoisyimages成像过程产生的噪声大大地降低了磁共振医学图像的质量，也使得对图像细节的识别与分析更加困难，给MRI图像的诊断分析和利用带柬许多的干扰。随着平面回

6、波成像技术(EchoPlannerIma霉ng,EPI)以及灵敏度编码技术(SensitivityEncodingTeelmique，SENST)等新技术的不断发展，磁共振图像的质量有了很大的提高，但是相对于后期的图像分析，多维重建等工作的要求而第一章绪论言，图像的质量仍有较大的差距，所以有必要进行图像去噪等预处理。研究磁共振医学图像的去噪方法具有很重要的理论和实际应用意义。磁共振医学图像的细节经常是分析问题和临床诊断的关键，因此磁共振图像降噪应该做到既降低图像噪声又保留图像细节。传统的磁共振医学图像噪声去除方法有

7、中值滤波、维纳滤波、小波分析、基于各向异性扩散等。对磁共振图象进行去噪的目的是改善图像的视觉效果，便于观察和理解，便于人工(医生)或机器对图像进行下一步的处理工作。它的意义是提高人眼或机器对图像细节的识别能力，从而降低辅助诊断的风险，提高疾病的治愈率。1．4人眼的视觉特性根据Weber理论，人类的视觉系统有着很大的动态范围，其行为类似与带通空域滤波器。人眼的视觉系统对图像的认知是非均匀的和非线性的，并不是对图像中的任何变化都能感知。它的特性由人眼的对比度敏感函数决定，而该函数则与人眼的对比度阈值成反比，该对比度阂值

8、是空间频率和背景亮度这两者的函数。人眼在图像的平滑区域中对随机噪声的敏感度大于图像的“结构化"区域，这种区域有更多的图像细节。研究和实验表明，图像中噪声的可见度随图像区域中空间活动性增加而单调下降。这里所谓的空间活动性指的是图像区域内欢度空间变化率。也就是说人眼对较暗区域的噪声要比亮度区内的噪声敏感得多，人类视觉系统在边缘或结构化区域具有比平滑区域小的噪声敏