[发明专利]基于部分频谱数据信号重构的信号去噪方法

说明书

技术领域

本发明涉及医学成像检测技术领域，特别涉及磁共振成像保真信号除噪声领域，具体是指一种基于部分频谱数据信号重构的信号去噪方法。

背景技术

随着现代医学技术的不断发展，核磁共振成像(MRI)技术已经成为医学成像检测领域中不可或缺的手段，其中，磁共振信号空间(原始数据空间)称为K空间，即为傅里叶变换空间，K空间采样到信号经过傅里叶反变换后再取模，即得到核磁共振(MR)图像。

通常的图像信号中均包含有各种噪声，而噪声可分为加性噪声和乘性噪声，乘性噪声大小与其染污的信号大小成比例，加性噪声大小与其染污的信号大小无关。含加性噪声的观测信号f(x)数学模型可表述为：

                 f(x)＝g(x)+ns(x)，x＝0，1，...，N-1               ......(0)

其中g(x)和ns(x)分别表示为无噪声真实信号序列和噪声信号序列。大多情况下，g(x)序列是一个非平稳信号，因而观测信号f(x)一般也是一个非平稳信号。

现有技术中的除噪声方法大致有以下三类：

第一类：多重观测信号平均法。其主要思想是根据ns(x))序列的各个元素可认作相互独立的、具有同分布的、零均值的、平稳的随机变量的假设。这样将多次采集到的观测信号f(x)序列迭加平均时，随机噪声ns(x)会相互抵消弱，从而达到去噪目的。这种方法是目前公认的保真去噪方法，在医学设备中广泛使用。但是这种方法有如下缺陷：

(1)要重复采集同一信源的观测信号是很困难的，有时甚至是不可能的。例如，当信源有随机运动(如心脏跳动)、信源是时变系统(心率失常病人的心电信号)等情况(请参阅文献：He Wei，Xie Zhengxian，Studying Waveform Distortion of Electricardiac Signals IntroducedBy Signal-Averaged，CHINESE J MED PHYS Vol.16 No.1，Jan.1999，pp26-27)；

(2)重复采集观测信号费时费设备占用时间，降低设备使用效。

为此，人们发展出了以下的单一观测信号的除噪方法。

第二类：单一观测信号邻域估计法。这类方法的基本思想是基于f(x)在局部小邻域内也可认作近似相互独立的、具有同分布的、零均值的、平稳的随机变量的假设。这样就可以用局部空间邻域估计值(如均值，中值，拟合值)对f(x)进行去噪。但是在绝大多数情况下，此类方法常常会使信号细节的丢失，从而失真。为此，人们又提出了提高信号保真的信号空间域方法(请参阅文献：Charles，D.；Davies，E.R.，Distance-weighted median filters and theirapplication to colour images，Visual Information Engineering，2003.VIE 2003.InternationalConference on7-9 July 2003 Page(s)：117-120；Nai-Xiang Lian；Zagorodnov，V.；Yap-Peng Tan，Edge-preserving image denoising via optimal color space projection，Image Processing，IEEETransactions on，Volume 15，Issue 9，Sept.2006 Page(s)：2575-2587；Balster，E.J.；Zheng，Y.F.；Ewing，R.L.，Combined spatial and temporal domain wavelet shrinkage algorithm for videodenoising，Circuits and Systems for Video Technology，IEEE Transactions on Volume 16，Issue 2，Feb.2006 Page(s)：220-230；Rosiles，J.G.；Smith，M.J.T.，Image denoising using directional filterbanks，Image Processing，2000.Proceedings.2000 International Conference on Volume 3，10-13Sept.2000 Page(s)：292-295；和Han Liu；Yong Guo；Gang Zheng，Image Denoising Based onLeast Squares Support Vector Machines，Intelligent Control and Automation，2006.WCICA 2006.The Sixth World Congress on，Volume 1，21-23 June 2006 Page(s)：4180-4184)。但是这类方法的缺陷是空间去噪的信号失真问题无法根本解决。