CN1237487C - 图像处理方法和装置、成像装置 - Google Patents

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Abstract

为了提供确定图像中噪声变化的图像处理方法，对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定各像素值的残差平方和(502-508)；获得所述残差平方和的直方图(510)；并且根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化(512，514)。

Description

图像处理方法和装置、成像装置
技术领域
本发明涉及图像处理方法和装置、记录媒体和成像装置，更具体地说，涉及用于确定图像噪声变化的图像处理方法和装置、涉及用于记录供计算机执行这种图像处理功能的程序的媒体、以及包括这种图像处理装置的成像装置。
背景技术
在磁共振成像装置(MRI)中，把待成像的对象送入磁系统的内部空间，即送入产生静态磁场的空间；施加梯度磁场和高频磁场以便在所述对象中产生磁共振信号；并且根据所接收的信号产生层析X射线图像。
为了观察者更详细地观察层析X射线图像中的精细结构，进行滤波以消除所述图像中的噪声。尽管所述滤波基本上是低通滤波，然而由于只利用低通滤波会降低图像的清晰度，因而所采用的滤波具有保持图像清晰度的附加处理。
可是，由于结合有清晰度保持处理的滤波会有副作用—由噪声产生的附带纹理被增强并产生解剖学上无意义的结构(虚结构)，因而，为了从清晰度保持处理中排除只包含噪声的部分，有必要知道图像的每一个局部部分是只包含噪声还是还包含真结构。
为了区分噪声和真结构，考虑一种方法，它包括：预先估计包含在图像中的噪声的变化，如果局部部分的像素值变化和噪声的变化没有显著的差异则将该局部部分识别为噪声，不然，将该局部部分识别为结构。可是，准确地只将噪声与包含混合在图像信号中的噪声的图像分开是不可能的，因此，不能估算噪声的变化。
发明内容
因此，本发明的目的是提供用于确定图像噪声变化的图像处理方法和装置、用于记录供计算机执行这样的图像处理功能的程序的媒体、和包括这样的图像处理装置的成像装置。
(1)按照解决上述问题的本发明的一个方面，本发明是一种图像处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；获得所述残差平方和的直方图；并且根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，并且根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化，因而可以准确地确定图像噪声的变化。
(2)按照解决上述问题的本发明的另一个方面，本发明是一种图像处理方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；获得所述残差平方和的直方图；把所述直方图拟合到某一函数；并且根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，把其直方图拟合到某一函数，并且根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化，因而可以更准确地确定图像噪声的变化。
(3)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(2)所描述的图像处理方法，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质部分中的图像噪声。
(4)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(2)所描述的图像处理方法，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像背景部分中的图像噪声。
(5)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(2)所描述的图像处理方法，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数和瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质和背景部分中的图像噪声。
(6)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(1)至(5)中任何一项所描述的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的绝对值的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(7)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(1)至(3)中任何一项所描述的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的实数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(8)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(1)至(3)中任何一项所描述的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的虚数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(9)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(1)至(3)中任何一项所描述的图像处理方法，其特征在于所述图像是利用磁共振捕获的图像。
按照本发明的这一方面，对于利用磁共振捕获的图像，可以确定噪声变化。
(10)按照解决上述问题的本发明的一个方面，本发明是一种图像处理装置，其特征在于所述装置包括：残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；以及噪声变化计算装置，用于根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，并且根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化，因而可以准确地确定图像噪声的变化。
(11)按照解决上述问题的本发明的另一个方面，本发明是一种图像处理装置，其特征在于所述装置包括：残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；拟合装置，用于把所述直方图拟合到某一函数；以及噪声变化计算装置，用于根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，把其直方图拟合到某一函数，并且根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化，因而可以更准确地确定图像噪声的变化。
(12)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(11)所描述的图像处理装置，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质部分中的图像噪声。
(13)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(11)描述的图像处理装置，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像背景部分中的图像噪声。
(14)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(11)描述的图像处理装置，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数和瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质和背景部分中的图像噪声。
(15)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(10)至(14)中任何一项所描述的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的绝对值的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(16)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(10)至(12)中任何一项所描述的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的实数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(17)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(10)至(12)中任何一项所描述的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的虚数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(18)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(10)至(17)中任何一项所描述的图像处理装置，其特征在于所述图像是利用磁共振捕获的图像。
按照本发明的这一方面，对于利用磁共振捕获的图像，可以确定噪声变化。
(19)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是一种记录媒体，其特征在于所述记录媒体以计算机可读方式记录供计算机执行的程序：残差平方和计算功能，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算功能，用于获得所述残差平方和的直方图；以及噪声变化计算功能，用于根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于记录在所述记录媒体上的程序使得计算机可以执行如下功能：对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，并且根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化，因而可以准确地确定图像噪声的变化。
(20)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是一种记录媒体，其特征在于所述记录媒体以计算机可读方式记录供计算机执行的程序：残差平方和计算功能，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算功能，用于获得所述残差平方和的直方图；拟合功能，用于把所述直方图拟合到某一函数；以及噪声变化计算功能，用于根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行如下功能：对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；把直方图拟合到某一函数；以及根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化，因而可以准确地确定图像噪声的变化。
(21)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(22)描述的记录媒体，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
按照本发明的这一方面，由于记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行把所述直方图拟合到高斯分布函数的功能，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质部分中的图像噪声。
(22)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(20)描述的记录媒体，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行把所述直方图拟合到瑞利分布函数的功能，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像背景部分中的图像噪声。
(23)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(20)描述的记录媒体，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行把所述直方图拟合到高斯分布函数和瑞利分布函数的功能，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质和背景部分中的图像噪声。
(24)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(19)至(23)中任何一项所描述的记录媒体，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
按照本发明的这一方面，记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行如下的功能：对于具有复数的绝对值的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(25)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(19)至(21)中任何一项所描述的记录媒体，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
按照本发明的这一方面，记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行如下的功能：对于具有复数的实数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(26)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(19)至(21)中任何一项所描述的记录媒体，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
按照本发明的这一方面，记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行如下的功能：对于具有复数的虚数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(27)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(19)至(26)中任何一项所描述的记录媒体，其特征在于所述图像是利用磁共振捕获的图像。
按照本发明的这一方面，记录在所述记录媒体上的程序使计算机执行如下的功能：对于利用磁共振捕获的图像，可以确定噪声变化。
(28)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是一种用于根据从对象收集的信号产生图像的成像装置，其特征在于所述装置包括：残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；以及噪声变化计算装置，用于根据给出所述直方图的峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和，并且根据给出所述直方图的峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化，因而可以准确地确定图像噪声的变化。
(29)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是一种用于根据从对象收集的信号产生图像的成像装置，其特征在于所述装置包括：残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；拟合装置，用于把所述直方图拟合到某一函数；以及噪声变化计算装置，用于根据给出所述拟合函数的峰值的变量来确定噪声的变化。
按照本发明的这一方面，由于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和、把其直方图拟合到某一函数，并且根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化，因而可以更准确地确定图像噪声的变化。
(30)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(29)描述的成像装置，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质部分中的图像噪声。
(31)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(29)描述的成像装置，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像背景部分中的图像噪声。
(32)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(29)描述的成像装置，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
按照本发明的这一方面，由于所述直方图拟合到高斯分布函数和瑞利分布函数，因而可以准确地确定给出所述函数峰值的变量，用于图像实质和背景部分中的图像噪声。
(33)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(28)至(32)中任何一项所描述的成像装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的绝对值的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(34)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(28)至(30)中任何一项所描述的成像装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的实数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(35)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(28)至(30)中任何一项所描述的成像装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
按照本发明的这一方面，对于具有复数的虚数部分的像素值的图像，可以确定噪声变化。
(36)按照解决上述问题的本发明的又一个方面，本发明是有关(28)至(35)中任何一项所描述的成像装置，其特征在于所述信号是磁共振信号。
按照本发明的这一方面，对于利用磁共振捕获的图像，可以确定噪声变化。
因此，本发明可以提供用于确定图像噪声变化的图像处理方法和装置、用于记录供计算机执行这样的图像处理功能的程序的媒体、和包括这样的图像处理装置的成像装置。
从对附图中示出的本发明最佳实施例的描述，将明白本发明的其它目的和优点。
附图说明
图1是按照本发明的一个实施例的装置的方框图。
图2是按照本发明的一个实施例的装置的方框图。
图3是说明由示于图1或图2中的装置执行的示例性脉冲序列的示意图。
图4是说明由示于图1或图2中的装置执行的示例性脉冲序列的示意图。
图5是由示于图1或图2的装置执行的图像处理的流程图。
图6说明直方图的概念。
图7说明直方图的概念。
图8是由示于图1或图2的装置执行的图像处理的流程图。
图9说明感兴趣的像素与局部区域之间的关系。
具体实施方式
现将参考附图详细描述本发明的几个实施例。应该指出，本发明不限于这些实施例。图1示出成像装置的方框图。所述装置是本发明的一个实施例。所述装置的结构表示按照本发明的装置的实施例。所述装置的操作表示按照本发明的方法的实施例。
如图1所示，所述装置包括磁系统100。磁系统100包括主磁场线圈单元102、梯度线圈单元106、和RF(射频)线圈单元108。这些线圈单元的每一个通常具有圆筒的形状，它们彼此同心布置。待成像的对象300放置在托架500上，并由传送装置(未示出)移入和移出磁系统100的通常为圆筒的内部空间(孔)。
主磁场线圈单元102在磁系统100的内部空间内形成静态磁场。静态磁场的方向通常平行于成像对象300的身体轴线。即形成所谓的水平磁场。例如利用超导线圈构成主磁场线圈单元102。容易认识到：主磁场线圈单元102不限于超导线圈，而是可以利用通常导电线圈或诸如此类来构成。
为提供静态磁场强度梯度，梯度线圈单元106产生梯度磁场。产生的梯度磁场有三种类型，即时间片梯度磁场(slice gradient magneticfield)、读出梯度磁场(read-out gradient magnetic field)、和相位编码梯度磁场(phase encoding gradient magnetic)，梯度线圈单元106包括对应于这三种类型的梯度磁场的三个梯度线圈(未示出)。
为了在处于恒定磁场空间内的对象300内激励自旋(spin)，RF线圈单元108形成高频磁场。此后，将产生高频磁场称作为发送RF激励信号。RF线圈单元108还接收电磁波，即磁共振信号，它由激励的自旋产生。
RF线圈单元108包括发送和接收线圈(未示出)。同一线圈可用作发送和接收线圈，或者发送线圈和接收线圈可用单独的专用线圈。
梯度驱动单元130连接到梯度线圈单元106。梯度驱动单元130向梯度线圈单元106提供驱动信号，以便产生梯度磁场。梯度驱动单元130包括对应于梯度线圈单元106中三个梯度线圈的三个驱动电路(未示出)。
RF驱动单元140连接到RF线圈单元108。RF驱动单元140向RF线圈单元108提供驱动信号以发送RF激励信号，由此激励对象300内的自旋。
数据采集单元150连接到RF线圈单元108。数据采集单元150采集由RF线圈单元108接收的信号，并将它作为可视数据收集。
控制单元160连接到梯度驱动单元130、RF驱动单元140和数据采集单元150。控制单元160控制梯度驱动单元130—数据采集单元150以进行成像。
数据采集单元150的输出端连接到数据处理单元170。例如利用计算机来构成数据处理单元170。数据处理单元170具有存储器(未示出)。存储器存储用于数据处理单元170的程序和各种数据。通过数据处理单元170执行存储在存储器中的程序来实现本装置的功能。
数据处理单元170把数据采集单元150采集的数据存储到存储器中。在存储器中形成数据空间。数据空间构成二维付立叶空间。二维付立叶空间有时称为k空间。数据处理单元170对二维付立叶空间的数据进行二维付立叶逆变换以产生(重构)对象300的图像。
通过二维付立叶逆变换重构的图像具有复数像素值。所述复数的绝对值被用来构造绝对值图像。所述复数的实数部分可用来构造实数部分图像。所述复数的虚数部分可用来构造虚数部分图像。实数部分和虚数部分可以是正值和负值。这样的图像有时称为正负图像。
数据处理单元170具有执行用于确定重构图像的噪声变化的图像处理的功能。稍后将更详细地描述数据处理单元170的图像处理功能。
数据处理单元170是本发明的图像处理装置的实施例。所述装置的结构表示按照本发明的装置的实施例。所述装置的操作表示按照本发明的方法的实施例。
数据处理单元170连接到控制单元160。数据处理单元170在控制单元160上游并控制控制单元160。数据处理单元170与显示单元180和操作单元190相连。显示单元180包括图形显示器等。操作单元190包括键盘等，配备有指点器。
显示单元180显示重构的图像和从数据处理单元170输出的各种信息。操作单元190由操作员操作并将各种命令、信息等输入到数据处理单元170。操作员通过显示单元180和操作部分190交互地操作本装置。
图2示出另一种成像装置的方框图，该装置是本发明的另一个实施例。所述装置的结构表示按照本发明的装置的实施例。
示于图2的装置具有不同于图1中装置的磁系统100’。由于除了磁系统100’外所述装置具有与示于图1的装置相同的结构，所以相同的部件标以相同的标号，而对其的解释从略。
磁系统100’包括主磁场磁单元102’、梯度线圈单元106’、和RF线圈单元108’。主磁场磁单元102’和线圈单元的每一个都包括彼此隔开一条缝隙而面对着的一对构件。这些单元还具有一般盘状的形状，并且布置成具有共同的中心轴。对象300放置在托架500上，并由传送装置(未示出)移入和移出磁系统100’的内部空间(孔)。
主磁场磁单元102’在磁系统100’的内部空间内形成静态磁场。静态磁场的方向通常正交于对象300的身体轴线的方向，即形成所谓的垂直磁场。主磁场磁单元102’例如由永久磁体等构成。容易认识到：主磁场磁单元102’不限于永久磁体，而是可以利用超导电磁体或通常的导电电磁体构成。
为提供静态磁场强度的梯度，梯度线圈单元106’产生梯度磁场。产生的梯度磁场有三种类型，即时间片梯度磁场、读出梯度磁场、和相位编码梯度磁场。梯度线圈单元106’包括对应于这三种类型的梯度磁场的三个梯度线圈(未示出)。
为了在恒定磁场空间中的对象300内激励自旋，RF线圈单元108’发送RF激励信号。RF线圈单元108’还接收由激励的自旋产生的磁共振信号。RF线圈单元108’包括发送和接收线圈(未示出)。同一线圈或分开的专用线圈可用作发送和接收线圈。
图3示出用于磁共振成像的示例性脉冲序列。该脉冲序列是按照梯度回波(GRE：Gredient Echo)技术的脉冲序列。
具体地说，(1)是用于GRE技术的RF激励的α度脉冲序列，而(2)、(3)、(4)和(5)分别是GRE技术的时间片梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和梯度回波MR的序列。应该指出，α度脉冲由其中心信号表示。脉冲序列沿着时间轴t从左向右前进。
如该图所示，α度脉冲实现α度自旋激励，其中自旋取向改变角(flip angle)α不大于90度。同时，施加时间片梯度Gs以取得预定时间片的选择性激励。
在α度激励后，通过相位编码梯度Gp对自旋进行相位编码。接着，通过读出梯度Gr首先对自旋移相并且随后对其再定相以产生梯度回波MR。在α度激励后，梯度回波MR在回波时间TE具有其最大信号强度。数据采集单元150收集梯度回波MR作为可视数据。
这一脉冲序列以TR周期(重复时间)重复64到512次。在每次重复中改变相位编码梯度Gp，以便每次提供不同的相位编码。这样，得到64到512种填充k空间的可视数据。
图4示出磁共振成像的脉冲序列的另一示例。这一脉冲序列是按照自旋回波(SE：Spin Echo)技术的脉冲序列。
具体地说，(1)是用于SE技术的RF激励的90度脉冲和180度脉冲的序列，而(2)、(3)、(4)和(5)分别是SE技术的时间片梯度Gs、读出梯度Gr、相位编码梯度Gp和自旋回波MR的序列。应该指出，90度脉冲和180度脉冲分别由其各自的中心信号表示。脉冲序列沿着时间轴t从左向右前进。
如图所示，90度脉冲实现90度自旋激励。同时，施加时间片梯度Gs以实现预定时间片的选择性激励。在从90度激励开始的预定的时间后，通过180度脉冲实现180度激励、即自旋反转。此外，同时施加时间片梯度Gs以便实现相同时间片的选择性反转。
在90度激励和自旋反转之间的时间间隔期间，施加读出梯度Gr和相位编码梯度Gp。读出梯度Gr对自旋移相。相位编码梯度Gp对自旋进行相位编码。
在自旋反转后，通过读出梯度Gr对自旋进行再定相以产生自旋回波MR。在90度激励后，自旋回波MR在TE具有其最大信号强度。数据采集单元150收集自旋回波MR作为可视数据。这样的脉冲序列以TR周期重复64到512次。在每次重复中改变相位编码梯度Gp，以便每次提供不同的相位编码。这样，得到64到512种填充k空间的可视数据。
应该指出，成像中采用的脉冲序列不限于GRE或SE技术的脉冲序列，而是可以为诸如FSE(快速自旋回波)、快速恢复FSE和回波平面成像(EPI)技术的任何其它合适的技术的脉冲序列。
数据处理单元170对k空间中的可视数据进行二维付立叶逆变换以重构对象300的层析X射线图像。重构的图像存储在存储器中，并由显示单元180显示。
通过磁共振成像捕获的图像具有如下特征：它经常在局部部分具有均匀的结构。当在具有均匀结构的局部区域存在噪声时，像素值的分布是以所述区域中像素值的平均值为中心的高斯分布，并且其标准偏差σ表示噪声变化。按照下面的图像处理，这样的特性被用来确定图像中的噪声变化。
图5示出数据处理单元170的图像处理操作的流程图。如图所示，在步骤502，定义图像中的局部区域。局部区域是与用于下一步计算中的像素值有关联的区域。例如，图像中心的局部区域被选择为第一区域。
采用N×N像素矩阵作为局部区域。例如N为9。应该指出，矩阵的大小不限于此，而是可以为任何适当的值。而且，像素矩阵不限于N×N矩阵，而是可以为以某个像素为中心的任何适当的区域。下面有时简单地把局部区域称作为区域，
接下来，在步骤504，确定区域中像素值的残差平方和S。具体为：
S = Σ i k ( P i - P ‾ i ) 2 , - - - ( 1 )
其中PI是像素值，而
                     Pi
是以PI为中心的N×N区域中的像素值的平均值。而且，例如k为81。
接下来，在步骤506，判定是否对所有的局部区域完成上面的处理，如果没有，在步骤508改变局部区域。这样，例如选择邻近N×N区域为新的局部区域。
对新的局部区域进行步骤504的处理以确定像素值的残差平方和。此后，以相同的方式确定图像中每一个局部区域的像素值残差平方和。
执行步骤502至508的处理的数据处理单元170是本发明的残差平方和计算装置的一个实施例。步骤502至508的处理构成本发明的残差平方和计算功能的一个实施例。
这样得到的残差平方和具有χ2分布，并且其平均值为k·σ2。当k大时，χ2分布近似于高斯分布，并且峰值位置约在k·σ2。
接下来，在步骤510，产生残差平方和S的直方图。执行步骤510的处理的数据处理单元170是本发明的直方图计算装置的一个实施例。步骤510的处理是本发明的直方图计算功能的实施例。
图6说明图像为绝对值图像时残差平方和S的直方图的概念。如图所示，所述直方图包括三根分布曲线a、b和c。
分布曲线a是由均匀结构部分中的噪声产生的高斯分布曲线。分布曲线b是由不包含对象300的FOV(视场)的部分中的噪声—即背景中的噪声产生的瑞利分布曲线。因为图像是绝对值图像，因而由背景中的噪声产生的分布曲线不符合高斯分布但符合瑞利分布。由所述对象的精细结构产生分布曲线c，并显示出不确定的分布，与其它两根曲线不同。
在步骤512，对直方图进行峰值位置检测。这样，检测到高斯分布曲线a的峰值位置s1，检测到瑞利分布曲线b的峰值位置s2。
由于所述直方图实际上具有离散值，因而最好在峰值检测前在步骤512中执行函数拟合，其中可以以良好的精度检测峰值位置。例如，所述拟合中采用的函数分别是高斯分布函数和瑞利分布函数。可是，所述函数不限于此，而是可以是任何适当的函数。
用于执行拟合的数据处理单元170是本发明的拟合装置的一个实施例。步骤512的处理是本发明的拟合功能的一个实施例。
接下来，在步骤514，计算噪声的变化。基于峰值位置s1或s2计算噪声变化。
由于s1、s2和σ具有相应的关系：
    S1＝k·σ2                              (2)
和
S 2 = ( 2 - π 2 ) k · σ 2 , - - - ( 3 )
从这些关系确定σ值。无论σ值是从等式(2)还是从等式(3)来确定，σ值是相同的。所确定的σ值存储在存储器中，并在稍后用来对图像进行滤波。
在分布曲线c的某些情况下，可能不够精确地检测到高斯分布曲线a的峰值位置s1。在这种情况下，根据瑞利分布曲线的峰值位置来确定σ值。而且，关于具有较大比例的背景部分区域的图像，瑞利分布曲线b更适合于以良好的精度确定噪声变化。
用于执行步骤512和514的处理的数据处理单元170是本发明的噪声变化计算装置的一个实施例。步骤512和514的处理构成本发明的噪声变化计算功能的一个实施例。
尽管对绝对值图像的情况作出前面的描述，然而，当待处理的图像是正负图像、即实数部分图像或虚数部分图像时，背素部分中的噪声具有以零为中心的正值和负值。
因此，步骤510中产生的直方图变成象图7中示范性示出的那样的直方图，而不再具有瑞利分布。在这种情况下，在步骤514中根据高斯分布曲线a的峰值位置s1来确定噪声的变化。
可采用这样得到的噪声变化作为根据待处理的图像中局部结构来适当地切换滤波技术的判定参考。
具体地说，当包含感兴趣的像素的局部区域中的像素值的变化与噪声的变化没有显著的不同时，图像在局部区域中可能没有凸出的结构，并且像素值的变化可能由噪声引起。在这种情况下，例如，通过对所述区域中的像素值进行低通滤波来确定感兴趣的像素的像素值。
另一方面，当包含感兴趣的像素的局部区域中的像素值的变化与噪声的变化具有显著的不同时，图像在局部区域中可能具有诸如边缘的特定结构，并且像素值的变化可能由图像的结构引起。在这种情况下，例如，通过对所述区域中的像素值进行与清晰度保持处理相结合的滤波来确定感兴趣的像素的像素值。
图8示出包括根据噪声变化来切换滤波的处理的流程图。如图所示，在步骤802，定义图像中感兴趣的像素。例如，第一感兴趣的像素是在图像中心的像素。
接下来，在步骤804，计算包含感兴趣的像素的局部区域中的像素值的变化。例如，包含感兴趣的像素的局部区域是以感兴趣的像素i为中心的5×5矩阵，如图9所示。
接下来，在步骤806，判定像素值的变化是否大于噪声的变化。
如果像素值的变化大于噪声的变化，则在步骤808执行与清晰度保持处理相结合的滤波，并且把结果设置为感兴趣的像素的像素值。如果像素值的变化不大于噪声的变化，则在步骤810执行低通滤波，并且把结果设置为感兴趣的像素的像素值。
接下来，在步骤812，判定是否对所有感兴趣的像素完成上述处理，如果没有，则在步骤814，例如，将感兴趣的像素改变为邻近的像素，并执行从步骤804开始的处理。此后，重复相同的处理来确定所有感兴趣的像素的像素值。然后，在步骤816，利用所确定的像素值产生图像。
以计算机可读的方式把供计算机执行上述功能的程序记录在记录媒体上。对于记录媒体，例如可以采用磁记录媒体、光记录媒体、磁光记录媒体中的任何一个或任何其它适当类型的记录媒体。所述记录媒体可以是半导体存储媒体。在本说明书中，存储媒体与记录媒体同义。
针对由磁共振成像装置中数据处理单元进行图像处理的示例进行了上述描述；可是，容易认识到，可以用诸如EWS(工程工作站)或PC(个人计算机)的与磁共振成像装置分开的数据处理装置来执行所述图像处理。
而且，尽管在上述描述中把成像装置描述为磁共振成像装置，然而成像装置不限于此，而是可以为任何其它类型的成像装置，诸如X射线CT(计算层析X射线摄影)装置、X射线成像装置、PET(正电子发射X射线层析摄影术)或γ摄像机。
而且，尽管参考处理医学图像的示例来描述本发明，然而，待处理的对象不限于医学图像，本发明通常可应用于例如计算各种图像噪声的变化，诸如由光学仪器捕获的数字图像。
可以构成许多大大不同于本发明的实施例而不脱离本发明的精神和范围。应当知道：除了在后附的权利要求书中规定的之外，本发明不限于本说明书中描述的特定实施例。

Claims (20)

1.一种图像处理方法包括如下步骤：
对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；
获得所述残差平方和的直方图；和
根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
2.权利要求1的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
3.权利要求1的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
4.权利要求1的图像处理方法，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
5.权利要求1的图像处理方法，其特征在于所述图像是利用磁共振捕获的图像。
6.一种图像处理方法包括如下步骤：
对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定其像素值的残差平方和；
获得所述残差平方和的直方图；
把所述直方图拟合到某一函数；和
根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
7.权利要求6的图像处理方法，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
8.权利要求6的图像处理方法，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
9.权利要求6的图像处理方法，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
10.一种图像处理装置包括：
残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定各像素值的残差平方和；
直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；和
噪声变化计算装置，用于根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
11.权利要求10的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的绝对值。
12.权利要求10的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的实数部分。
13.权利要求10的图像处理装置，其特征在于所述图像中的像素值是复数的虚数部分。
14.权利要求10的图像处理装置，其特征在于所述图像是利用磁共振捕获的图像。
15.一种图像处理装置包括：
残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定各像素值的残差平方和；
直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；
拟合装置，用于把所述直方图拟合到某一函数；和
噪声变化计算装置，用于根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
16.权利要求15的图像处理装置，其特征在于所述函数是高斯分布函数。
17.权利要求16的图像处理装置，其特征在于所述函数是瑞利分布函数。
18.权利要求16的图像处理装置，其特征在于所述函数包括高斯和瑞利分布函数。
19.一种用于根据从对象收集的信号产生图像的成像装置，它包括：
残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定各像素值的残差平方和；
直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；和
噪声变化计算装置，用于根据给出所述直方图峰值的所述残差平方和来确定噪声的变化。
20.一种用于根据从对象收集的信号产生图像的成像装置，它包括：
残差平方和计算装置，用于对整个图像上定义的多个局部区域中的每一个局部区域确定各像素值的残差平方和；
直方图计算装置，用于获得所述残差平方和的直方图；
拟合装置，用于把所述直方图拟合到某一函数；和
噪声变化计算装置，用于根据给出所述拟合函数峰值的变量来确定噪声的变化。
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