分数域深度压缩感知的磁共振图像重建理论及最优化设计研究
批准号:
62071213
项目类别:
面上项目
资助金额:
54.0 万元
负责人:
张小志
依托单位:
学科分类:
信号理论与信号处理
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
张小志
中文摘要
磁共振成像在临床诊断中具有很大优越性和应用潜力,当前面临的关键问题是如何加快成像速度和提升成像质量。本项目拟结合分数Fourier分析和深度学习最新理论,利用深度神经网络图像处理的优势,以磁共振图像重建为研究对象,深入研究深度学习的分数域压缩感知重建理论,包括利用分数Fourier变换表征磁共振信号,设计分数域磁共振图像重建方法;研究联合分数域和图像域神经网络的磁共振图像重建理论,构建级联的混合双域模型和设计训练学习方法,实现高效高质重建欠采样图像;研究分数域深度压缩感知的磁共振图像重建理论,构建融合分数域测量网络和生成器的深度压缩感知模型,针对模型效率提出一种混合下降算法快速求重建过程中非凸优化问题的全局最优解,以及元学习迭代训练测量网络和生成器,实现小样本条件下图像重建,增强医学图像处理实用性。本项目将突破现有Fourier分析磁共振成像框架的局限,完善深度学习框架下压缩感知重建理论。
英文摘要
MRI has great advantages and potential applications for the clinical diagnosis. The key problem is how to improve the imaging speed and quality. This project focuses on the image reconstruction of MRI. It will combine the latest theory of deep learning and fractional Fourier analysis.Taking advantages of the deep neural network for image processing, the comprehensive study of compressed sensing in fractional domains based on the deep learning is conducted. The MRI signals are represented using fractional Fourier transforms and the image reconstruction method in fractional domains is proposed. Then it considers the image reconstruction theory based on the jointed fractional domain and image domain neural network. By employing a cascaded hybrid dual-domain model and designing the corresponding training method, the effective and high quality under-sampling image reconstructions are obtained. Further more, the image reconstruction theory based on the deep compression sensing in fractional domains is discussed. The deep compression sensing model combining the fractional domains measurement network and generator is proposed. A fast hybrid descent algorithm is employing to solve the global optimal solution of the non-convex optimization problem in the process of reconstruction. As well as an iterative training of the measurement network and generator by the meta learning is implemented. It will achieve the image reconstruction under the condition of small samples and enhance the practicability of medical image processing. This project will break through the limitations of existing Fourier analysis MRI framework and improve the theory of compressed sensing under the deep learning framework.
MRI在医疗临床诊断中有着很大优越性和应用潜力,加快成像速度和提升成像质量是MRI所面临的关键问题。深度学习框架下的压缩感知重建方法具有实时性和精度高的优点,成为面向欠采样磁共振图像重建的主要研究方向。本项目针对当前磁共振图像重建研究中存在的困难与挑战,开展了基于深度学习的压缩感知磁共振图像重建研究,提出了一系列重建新方法和模型优化设计,包括非局部傅里叶注意力机制、U型级联多尺度Swin Transformer网络、自适应频域滤波网络、双域渐进式网络、频率信息引导的条件扩散模型、多切片快速MRI重建、频域信息匹配与融合的多模态MRI重建、频谱感知的多模态MRI图像融合与重建等。这些方法有效解决了重建过程中存在重建时间长、细节和全局上下文信息提取能力不足、多模态图像不匹配等难点问题,在视觉质量和客观评价两方面均取得了高质量的重建效果。基于本项目的资助支持,共发表高水平学术论文15篇,相关成果在国内外同行中产生了积极的影响,申请发明专利2项,培养硕士研究生6名。项目组成员积极与国内外高校开展了广泛的学术交流与合作,多次参加国内外相关学术会议。
深度压缩感知的快速动态心脏磁共振图像重建研究
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批准号:2026JJ50515
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2026
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负责人:张小志
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依托单位:
基于多阶次分数阶Fourier变换的最优时频滤波及其应用
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批准号:2018JJ2332
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项目类别:省市级项目
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资助金额:0.0万元
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批准年份:2018
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负责人:张小志
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依托单位:
国内基金
海外基金