KR20190038333A - Apparatus and Method for Reconstructing Magnetic Resonance Image use Learning, Under-sampling Apparatus and Method about it, and Recording Medium thereof - Google Patents

Apparatus and Method for Reconstructing Magnetic Resonance Image use Learning, Under-sampling Apparatus and Method about it, and Recording Medium thereof Download PDF

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KR20190038333A KR1020180110417A KR20180110417A KR20190038333A KR 20190038333 A KR20190038333 A KR 20190038333A KR 1020180110417 A KR1020180110417 A KR 1020180110417A KR 20180110417 A KR20180110417 A KR 20180110417A KR 20190038333 A KR20190038333 A KR 20190038333A
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Abstract

Disclosed are an under-sampling apparatus for restoring a magnetic resonance image using machine learning and a method thereof, an apparatus for restoring a magnetic resonance image using machine learning and a method thereof, and a recording medium therefor. The under-sampling apparatus includes: an area setting unit setting an area corresponding to the center of a first k-space image as a first area and setting the remaining area as a second area; and an under-sampling unit performing full-sampling for the first area and performing under-sampling for the second area to perform under-sampling for the first k-space image, wherein the under-sampling performed on the second area includes selecting lines at predetermined intervals and then performing full-sampling only for the selected lines. The under-sampling apparatus can obtain a high-quality restored magnetic resonance image while reducing a photographing time.

Description

학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치 및 방법과 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치 및 방법, 그리고 이에 대한 기록 매체{Apparatus and Method for Reconstructing Magnetic Resonance Image use Learning, Under-sampling Apparatus and Method about it, and Recording Medium thereof} TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to an apparatus and method for recovering a magnetic resonance image using a magnetic resonance imaging (MRI) it, and Recording Medium thereof}

본 발명은 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치 및 방법과 자기공명영상 복원 장치 및 방법, 그리고 이에 대한 기록 매체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치 및 방법과 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치 및 방법, 그리고 이에 대한 기록 매체에 관한 것이다.The present invention relates to an under-sampling apparatus and method for restoring a magnetic resonance image, an apparatus and method for restoring a magnetic resonance image, and a recording medium therefor, and more particularly, to an under-sampling apparatus and method for restoring a magnetic resonance image using learning And a recording medium therefor. 2. Description of the Related Art

자기 공명 영상은 인체 내부 영상을 비 침습적이면서 고화질로 얻을 수 있는 대표적인 의료 영상이다. 일반적으로 기계적으로 획득하는 영상의 화질이 증가함에 따라 획득하여야 하는 데이터는 증가하며, 이는 자기 공명 영상에서 촬영 시간이 길어진다는 것을 의미한다. Magnetic resonance imaging (MRI) is a representative medical image that can obtain non-invasive and high-quality images of the human body. Generally, as the image quality of the mechanically acquired image increases, the data to be acquired increases, which means that the imaging time is longer in the MRI image.

자기 공명 영상의 촬영 시간은 매우 길기 때문에 고화질의 영상을 위해 긴 시간 동안 자기 공명 영상을 촬영하는 것은 환자에게 있어 매우 고통스런 과정일 수 밖에 없다. 또한, 데이터 획득에 상당한 시간이 소요되어, 자기공명영상 장치를 이용하는 환자에게 상당한 경제적 부담을 준다.Because the imaging time of magnetic resonance imaging is very long, imaging a magnetic resonance imaging for a long time for high quality imaging is a very painful process for the patient. In addition, it takes a considerable time to acquire data, thereby giving a considerable economic burden to a patient using a magnetic resonance imaging apparatus.

이러한 이유로 자기 공명 영상의 촬영 시간을 줄이기 위해 언더샘플링된 자기 공명 영상을 획득하고 이를 재구성하여 풀샘플링 데이터로 만든 고화질 영상에 준하는 영상을 획득하는 방법이 사용된다. 자기 공명 영상을 획득하기 위해 촬영을 통해 k-공간 영상을 1차적으로 획득하고, 이를 변환하여 자기 공명 영상을 획득한다. 언더샘플링된 자기 공명 영상의 k-공간 영상에서 특정 라인(또는 영역)에 대해서는 인코딩이 이루어지지 않아 데이터가 존재하지 않는다. For this reason, a method of acquiring an under-sampled magnetic resonance image to acquire an image similar to a high-quality image obtained by reconstructing the under-sampled image to reduce the imaging time of the magnetic resonance imaging is used. To obtain a magnetic resonance image, a k-space image is first acquired through photography, and the acquired k-space image is acquired to obtain a magnetic resonance image. In the k-space image of the undersampled magnetic resonance image, no specific line (or region) is encoded and no data exists.

이와 같이 언더샘플링된 자기 공명 영상의 재구성을 위해 종래에는 압축 센싱(Compressed Sensing) 방법이 있었다. 랜덤 샘플링(random sampling) 데이터와 Total variation minimization-based least squares method(전변동최소자승법)을 이용하여 영상을 복원하는 방식이다. 이를 이용하여 영상을 재구성 시 영상의 미세한 공간 변화를 지우는 근본적인 단점을 가지고 있어, 환자 진단시 중요한 작은 변체(e.g. 초기 암 등)를 찾아내는 것이 핵심인 의료영상 분야의 특성상 임상에 투입하는데 큰 어려움이 있다.In order to reconstruct the under-sampled magnetic resonance image, there has been a compression sensing method. This method restores the image using random sampling data and total variation minimization-based least squares method. It has a fundamental disadvantage of erasing the fine spatial changes of images when reconstructing images, and it is very difficult to inject into clinics due to the nature of the medical imaging field, which is important to detect small variants (eg, early cancers) .

근래에 들어, CNN(Convolutional Neural Network)과 같은 딥 러닝 네트워크를 이용하여 영상 재구성을 수행하는 방식이 제안되었으며, 대표적인 선행기술로 Jp Schlemper 등에 의해 제시된 "A Deep Cascade of Convolutional Neural Networks for MR Image Reconstruction"이있다. Recently, a method of performing image reconstruction using a deep learning network such as CNN (Convolutional Neural Network) has been proposed. As a representative prior art, "A Deep Cascade of Convolutional Neural Networks for MR Image Reconstruction" proposed by Jp Schlemper et al. .

그러나, 기존에 제시된 딥러닝 네트워크를 이용한 재구성 방식들은 CNN을 단지 직렬로 연결하여 영상 변환을 수행하는 방식으로서 이러한 방식 역시 자기 공명 영상의 영상 재구성 시 발생하는 아티팩트를 효율적으로 제거하지는 못하는 문제점이 있었다.However, the conventional reconstruction methods using the deep learning network are a method of performing image conversion by connecting CNNs only in series, and this method also has a problem in that artifacts generated when reconstructing a magnetic resonance image can not be efficiently removed.

상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 촬영 시간을 줄이면서도 고화질의 복원된 자기공명영상을 얻을 수 있는 기계 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치 및 방법과 기계 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치 및 방법, 그리고 이에 대한 기록 매체를 제공한다.In order to solve the problems of the prior art as described above, it is an object of the present invention to provide an under-sampling apparatus and method for restoring a magnetic resonance image using a machine learning method capable of obtaining a high-quality reconstructed magnetic resonance image, A magnetic resonance image reconstruction apparatus and method using the same, and a recording medium therefor.

발명의 한 특징에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치는, 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 제1 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행하여 상기 제1 k-공간 영상을 언더샘플링하는 언더샘플링부, 및 상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하고, 상기 출력된 자기공명 영상에 기초한 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 공간 영상에 대응되는 영역을 상기 제1 k-공간 영상에 기초하여 상기 제2 k-공간 영상을 보정하여 제3 k-공간 영상을 생성하며, 상기 제3 k-공간 영상에 기초한 자기공명영상을 획득하는 자기공명영상복원부를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using learning, the method comprising: performing full sampling on a first region corresponding to a center of a first k-space image; An undersampling unit for undersampling the first k-space image by performing an undersampling for a second region excluding the first k-space image, and a magnetic resonance image based on the first k-space image through a previously learned neural network Space image based on the first k-space image in an area corresponding to the first spatial image in a second k-space image based on the output magnetic resonance image, and corrects the second k- And a magnetic resonance image reconstruction unit for generating a spatial image and acquiring a magnetic resonance image based on the third k-space image.

상기 자기공명영상복원부는, 상기 제1 k-공간 영상을 변환하여 제1자기공명영상을 획득하는 제1영상변환부, 상기 제1자기공명영상을 입력받아 상기 학습된 신경망을 통해 제2자기공명영상을 획득하는 제1영상복원부, 상기 제2자기공명영상을 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 제2영상변환부, 상기 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 k-공간 영상과 겹치는 부분을 상기 제1 k-공간 영상으로 대치하는 보정을 통해 상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 제2영상복원부, 및 상기 제3 k-공간 영상을 변환하여 복원된 자기공명영상을 획득하는 제3영상변환부를 포함할 수 있다.Wherein the MRI image reconstruction unit includes a first image transform unit for transforming the first k-space image to obtain a first MRI image, a second magnetic resonance imaging unit for receiving the first MRI image, A second image reconstruction unit for acquiring an image of the first k-space image, a second image transformation unit for transforming the second MRI image to acquire the second k-space image, A second image reconstruction unit that generates the third k-space image by correcting a portion overlapping the first k-space image with the first k-space image, and a second image reconstruction unit that transforms the third k- And a third image converting unit for acquiring the image.

상기 제1영상변환부 및 상기 제3영상변환부는 푸리에 역변환을 이용하고, 상기 제2영상변환부는 푸리에 변환을 이용할 수 있다.The first image transform unit and the third image transform unit may use Fourier inverse transform, and the second image transform unit may use Fourier transform.

상기 제1영상복원부는, 자기공명영상에 대응하는 k-공간 영상의 중심 영역을 풀샘플링하고 상기 k-공간 영상의 나머지 영역을 언더샘플링한 k-공간 영상으로부터 변환된 레퍼런스 자기공명영상을 입력값으로 하고 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상으로부터 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습되어 있을 수 있다.The first image reconstruction unit may perform a full sampling of a center region of a k-space image corresponding to a magnetic resonance image and convert a reference magnetic resonance image converted from a k-space image obtained by undersampling the remaining region of the k- And the magnetic resonance image converted from the reference-pool sampled k-space image may be learned in advance as a label.

상기 제1 영역은 상기 제1 k-공간 영상의 중심 3% ~ 8%에 해당하는 영역으로 설정될 수 있다.The first area may be set to an area corresponding to 3% to 8% of the center of the first k-space image.

상기 제2 영역에 수행되는 언더샘플링은 적어도 네 개의 라인당 하나의 라인을 선택하여 인코딩을 수행하는 언더샘플링일 수 있다.The undersampling performed in the second area may be undersampling for performing encoding by selecting one line for at least four lines.

상기 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치는, 상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 영역을 상기 제1영역으로 설정하고, 나머지 영역을 상기 제2 영역으로 설정하는 영역 설정부를 더 포함할 수 있다.The apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using the learning may further include an area setting unit setting an area corresponding to the center of the first k-space image as the first area and setting the remaining area as the second area have.

발명의 다른 특징에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치는, 고해상도 입력 영상을 k1 개의 제1 필터를 이용하여 nk1개의 저해상도 입력 영상을 생성하는 분해부, 상기 nk1개의 저해상도 입력 영상에 따라 대응하는 신경망을 적용하여 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 학습부, 상기 k2개의 저해상도 출력 영상을 k2개의 제2 쌍필터를 이용하여 고해상도 출력 영상을 생성하는 복원부를 포함하고, 상기 고해상도 입력 영상은 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상을 변환하여 생성되며, 상기 k2개의 제2 쌍필터는, 상기 신경망의 학습을 위한 레퍼런스 고해상도 라벨 영상을 nk2개의 저해상도 라벨 영상으로 생성하는 k2개의 제2 필터에 대한 쌍필터일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided an apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using learning, comprising: a decomposition unit that generates nk1 low-resolution input images using k1 first filters; And a reconstruction unit that generates a high-resolution output image using k2 second-pair filters, wherein the high-resolution input image is a k-space image Space image by performing under sampling on a second region excluding the first region in the k-space image, and the k2-space image generated by k2 The second pair of filters generates a reference high resolution label image for learning of the neural network as nk2 low resolution label images It may be a filter for ssang k2 of the second filter.

상기 학습부는, 레퍼런스 고해상도 입력 영상에 상기 k1개의 필터를 n번 반복하여 생성된 n1 개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상을 심층학습을 통해 얻은 결과가 nk2개의 레퍼런스 저해상도 라벨 영상이 되도록 학습된 신경망을 포함하고, 상기 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상은 고해상도 라벨 영상에 대해서 상기 k2개의 필터를 n번 반복하여 생성될 수 있다.Wherein the learning unit includes a neural network that is learned so that the n1 reference low resolution input images generated by repeating the k1 filters n times in the reference high resolution input image are nk2 reference low resolution label images obtained through in-depth learning, nk2 reference low resolution label images can be generated by repeating the k2 filters n times for a high resolution label image.

상기 학습부는, 상기 k1개의 저해상도 입력 영상 중 제1 저해상도 입력 영상에 대응하는 신경망과 상기 k1개의 저해상도 입력 영상 중 제2 저해상도 입력 영상에 대응하는 신경망이 서로 다를 수 있다. The learning unit may be different from the neural network corresponding to the first low-resolution input image among the k1 low-resolution input images and the neural network corresponding to the second low-resolution input image among the k1 low-resolution input images.

발명의 또 다른 특징에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법은, 상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 제1 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행하여 상기 제1 k-공간 영상을 언더샘플링하는 단계, 상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하는 단계, 상기 출력된 자기공명 영상에 기초한 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 공간 영상에 대응되는 영역을 상기 제1 k-공간 영상에 기초하여 상기 제2 k-공간 영상을 보정하여 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계 및 상기 제3 k-공간 영상에 기초한 자기공명영상을 획득하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for reconstructing a magnetic resonance image using learning, the method comprising: performing full sampling on a first region corresponding to a center of the first k-space image; Sampling the first k-space image by performing undersampling on a second region excluding the first region, outputting a magnetic resonance image based on the first k-space image through a pre-learned neural network Space image based on the first k-space image in an area corresponding to the first spatial image in a second k-space image based on the output magnetic resonance image, and corrects the second k- Generating a spatial image and acquiring a magnetic resonance image based on the third k-space image.

상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하는 단계는, 상기 제1 k-공간 영상을 변환하여 제1자기공명영상을 획득하는 단계 및 상기 제1자기공명영상을 입력받아 상기 학습된 신경망을 통해 상기 제2자기공명영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of outputting a magnetic resonance image based on the first k-space image through a previously learned neural network may include the steps of acquiring a first magnetic resonance image by converting the first k-space image, And acquiring the second magnetic resonance image through the learned neural network.

상기 제1 자기공명영상을 획득하는 단계는, 상기 제1 k-공간 영상을 푸리에 역변환하여 상기 제1자기공명영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The obtaining of the first magnetic resonance image may include a step of Fourier inversely transforming the first k-space image to obtain the first magnetic resonance image.

상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계는, 상기 출력된 자기공명 영상을 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계, 및 상기 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 k-공간 영상과 겹치는 부분을 상기 제1 k-공간 영상으로 대치하는 보정을 통해 상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein the generating the third k-space image comprises: transforming the output MRI image to obtain the second k-space image, and generating the first k-space image in the second k- And generating the third k-space image by correcting a portion overlapping the first k-space image with the first k-space image.

상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계는, 상기 출력된 자기공명 영상을 푸리에 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계를 포함할 수 있다.The step of acquiring the second k-space image may include a step of acquiring the second k-space image by Fourier transforming the output MRI image.

상기 사전에 학습된 신경망은, 자기공명영상에 대응하는 k-공간 영상의 중심 영역을 풀샘플링하고 상기 k-공간 영상의 나머지 영역을 언더샘플링한 k-공간 영상으로부터 변환된 레퍼런스 자기공명영상을 입력값으로 하고, 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상로부터 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습되어 있을 수 있다.The pre-learned neural network may include a means for performing a full sampling of a center region of a k-space image corresponding to a magnetic resonance image and inputting a reference magnetic resonance image converted from a k-space image obtained by undersampling the remaining region of the k- Value, and the magnetic resonance image converted from the reference pool sampled k-space image may be learned in advance by using the label.

상기 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법은, 상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 영역을 상기 제1영역으로 설정하고, 나머지 영역을 상기 제2 영역으로 설정하는 단계를 더 포함할 수 있다.The method may further include setting a region corresponding to the center of the first k-space image to the first region and setting the remaining region to the second region .

발명의 또 다른 특징에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법은, k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상을 변환하여 고해상도 입력 영상을 생성하는 단계, 상기 고해상도 입력 영상을 k1 개의 제1 필터를 이용하여 nk1개의 저해상도 입력 영상을 생성하는 분해하는 단계, 상기 nk1개의 저해상도 입력 영상에 따라 대응하는 신경망을 적용하여 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 단계, 상기 nk2개의 저해상도 출력 영상을 nk2개의 제2 쌍필터를 이용하여 고해상도 출력 영상을 생성하는 단계를 포함하고, 상기 k2개의 제2 쌍필터는, 상기 신경망의 학습을 위한 레퍼런스 고해상도 라벨 영상을 nk2개의 저해상도 라벨 영상으로 생성하는 k2개의 제2 필터에 대한 쌍필터일 수 있다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method for reconstructing a magnetic resonance image using learning, the method comprising: performing full sampling on a first region corresponding to a center of a k-space image; Converting the k-space image subjected to undersampling to generate a high-resolution input image, decomposing the high-resolution input image into nk1 low-resolution input images using k1 first filters, generating a nk2 low-resolution output image by applying a corresponding neural network according to nk1 low-resolution input images, and generating a high-resolution output image using the nk2 low-resolution output images using nk2 second pair filters, Wherein the k2 second pair filters are configured to classify the reference high resolution label image for learning of the neural network into nk2 low resolution labels, Generating a filter may be ssang for k2 of the second filter.

상기 신경망은, 레퍼런스 고해상도 입력 영상에 상기 k1개의 필터를 n번 반복하여 생성된 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상을 심층학습을 통해 얻은 결과가 nk2개의 레퍼런스 저해상도 라벨 영상이 되도록 학습되고, 상기 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상은 고해상도 라벨 영상에 대해서 상기 k2개의 필터를 n번 반복하여 생성될 수 있다.The neural network learns nk1 reference low resolution input images generated by repeating the k1 filters n times in the reference high resolution input image to be nk2 reference low resolution label images obtained through in-depth learning, and nk2 reference low resolution The label image may be generated by repeating the k2 filters n times for a high resolution label image.

상기 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 단계는, 상기 nk1개의 저해상도 입력 영상 중 제1 저해상도 입력 영상에 대응하는 제1 신경망을 적용하는 단계 및 상기 nk1개의 저해상도 입력 영상 중 제2 저해상도 입력 영상에 대응하는 제2 신경망을 적용하는 단계를 포함할 수 있다.Wherein generating the nk2 low resolution output images comprises applying a first neural network corresponding to a first low resolution input image of the nk1 low resolution input images and generating a second low resolution input image corresponding to the second low resolution input image among the nk1 low resolution input images And applying a second neural network.

발명의 또 다른 특징에 따른 기록 매체에는, 앞서 설명한 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법을 수행하는 프로그램이 기록될 수 있다. The recording medium according to another aspect of the present invention may be recorded with a program for performing a magnetic resonance image reconstruction method using the above-described learning.

본 발명은 촬영 시간을 줄이면서도 고화질의 복원된 자기공명영상을 얻을 수 있는 장점이 있다.The present invention is advantageous in that a high quality reconstructed magnetic resonance image can be obtained while reducing a photographing time.

도 1은 획득된 k-공간 영상에 따라 변환된 자기공명영상을 예시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 언더샘플링 및 자기공명영상 복원 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치의 구조도이다.
도 4는 풀샘플링된 k-공간 영상과 언더 샘플링을 수행한 k-공간 영상 및 제1 k-공간 영상을 비교하여 예시한 도면이다.
도 5는 풀샘플링된 k-공간 영상과 언더 샘플링을 수행한 k-공간 영상 및 제1 k-공간 영상을 각각 변환한 자기공명영상을 예시한 도면이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치의 구조도이다.
도 7은 본 발명의 자기공명영상복원부의 세부 구조도이다.
도 8은 본 발명의 자기공명영상복원부의 복원된 자기공명영상 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 합성곱 신경망 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 합성곱 신경망의 컨벌루션 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 합성곱 신경망의 다운 샘플링 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.
도 14는 본 발명의 실시 예를 통해 생성된 자기공명영상을 비교한 일 예이다.
도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 심층학습 장치를 나타낸 도면이다.
도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기공명영상 복원 장치를 나타낸 도면이다.
도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기공명영상 복원 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.
1 is a diagram illustrating a magnetic resonance image transformed according to the acquired k-space image.
FIG. 2 is a view for explaining a process of undersampling and MRI reconstruction according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.
3 is a structural diagram of an under-sampling apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using learning according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram illustrating a comparison between a full sampled k-space image and a k-space image subjected to undersampling and a first k-space image.
5 is a diagram illustrating a magnetic resonance image obtained by converting a full sampled k-space image, a k-space image subjected to undersampling, and a first k-space image, respectively.
6 is a structural diagram of a magnetic resonance image reconstruction apparatus using learning according to a preferred embodiment of the present invention.
7 is a detailed structural diagram of a magnetic resonance image reconstruction unit of the present invention.
FIG. 8 is a view for explaining a procedure for acquiring a reconstructed magnetic resonance image of the MRI reconstruction unit of the present invention.
FIG. 9 is a diagram for explaining a combined product neural network algorithm. FIG.
10 is a diagram for explaining a convolution method of a composite-object-based neural network.
11 is a view for explaining a downsampling method of a composite-articulated network.
FIG. 12 is a flowchart illustrating an undersampling method for restoring a magnetic resonance image using learning according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.
FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for restoring a magnetic resonance image using learning according to a preferred embodiment of the present invention, according to the flow of time.
FIG. 14 shows an example of comparison of magnetic resonance images generated through embodiments of the present invention.
15 is a diagram illustrating a depth learning apparatus according to another embodiment of the present invention.
16 is a view illustrating a magnetic resonance image reconstruction apparatus according to another embodiment of the present invention.
17 is a block diagram of an apparatus for reconstructing a magnetic resonance image according to another embodiment of the present invention.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 자세히 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. While the invention is susceptible to various modifications and alternative forms, specific embodiments thereof are shown by way of example in the drawings and will herein be described in detail. It should be understood, however, that the invention is not intended to be limited to the particular embodiments, but includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention. Like reference numerals are used for like elements in describing each drawing.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 이하에서, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another. For example, without departing from the scope of the present invention, the first component may be referred to as a second component, and similarly, the second component may also be referred to as a first component. Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

자기공명영상(MRI)장치는 촬영을 통해 k-공간 영상을 획득하며, 이를 변환하여 자기공명영상을 획득한다.A magnetic resonance imaging (MRI) device obtains a k-space image through photography and converts it to obtain a magnetic resonance image.

도 1은 획득된 k-공간 영상에 따라 변환된 자기공명영상을 예시한 도면이다.1 is a diagram illustrating a magnetic resonance image transformed according to the acquired k-space image.

도 1의 (a)를 참조하면, 풀샘플링된 k-공간 영상을 변환하면 정확한 자기공명영상을 얻을 수 있지만, 이는 영상 획득에 많은 시간이 소요되어 비효율적이다.Referring to FIG. 1 (a), if a full-sampled k-space image is transformed, an accurate magnetic resonance image can be obtained, but it takes a long time to acquire an image, which is inefficient.

한편, 도 1의 (b)를 참조하면, 영상 획득 시간을 줄이기 위해 언더샘플링된 k-공간 영상을 이용하면, 변환된 자기공명영상이 부정확하게 된다.Referring to FIG. 1 (b), if the under-sampled k-space image is used to reduce the image acquisition time, the converted MRI image becomes inaccurate.

그러므로, 촬영 시간을 줄이기 위해 언더샘플링된 k-공간 영상을 이용하는 경우에는 고화질의 자기공명영상을 얻기 위해서 복원 과정이 수반되게 된다.Therefore, when an undersampled k-space image is used to reduce the shooting time, a reconstruction process is required to obtain a high-quality magnetic resonance image.

본 발명에 따른 실시예에서는 언더샘플링을 일정한 간격으로 하는데, 그 이유가 도 1에 도시되어 있다. 예를 들어, 도 1의 (b)와 같이 4개의 라인당 하나의 라인을 선택하는 경우, 4번 접힌 영상의 정보를 획득 할 수 있기 때문이다. 실시예는 상기 접힌 영상 정보와 중심 3% - 8% 영역에서 얻은 접히지 않은 저해상도 흐린 영상(blurred image) 정보를 학습하여 복원한다. In the embodiment according to the present invention, undersampling is performed at regular intervals, and the reason thereof is shown in Fig. For example, when one line is selected for every four lines as shown in FIG. 1B, the information of the four folded image can be obtained. The embodiment learns and restores the folded image information and the unfolded low resolution blurred image information obtained in the center 3% - 8% region.

본 발명은, 이와 같이 언더샘플링된 k-공간 영상을 이용하여 정확한 자기공명영상을 얻을 수 있는 언더샘플링 및 자기공명영상 복원 과정을 개시한다. The present invention discloses an under-sampling and a magnetic resonance image reconstruction process for obtaining an accurate magnetic resonance image using an undersampled k-space image.

예를 들어, 실시 예는 under-sampling된 k- 공간 영상을 이용하여 원하는 영상을 복원하기 위해서 합성곱 신경망(Convolutional Neural Network)을 심층 학습시키는 방법을 이용한다. 언더 샘플링 데이터로부터 얻은 변형된 영상을 합성곱 신경망에 입력하고 풀샘플링된 데이터로부터 얻을 수 있는 원본 영상을 출력하도록 합성곱 신경망을 학습시킨다. 실시예는 원본 영상을 효율적으로 얻기 위하여 균등한 샘플링뿐 아니라 추가적으로 낮은 진동수의 영역의 데이터를 추가적으로 측정하여 데이터에 추가하고 그 데이터에서 나온 변형된 영상을 이용하여 합성곱 신경망을 학습시킨다. 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 언더샘플링 및 자기공명영상 복원 과정을 설명하기 위한 도면이다.For example, the embodiment uses a deep learning method of a convolutional neural network to recover a desired image using an under-sampled k-space image. The modified image obtained from the undersampled data is input to the composite neural network, and the composite neural network is learned to output the original image obtained from the full sampled data. The embodiment additionally measures not only uniform sampling but also data of an additional low frequency region in order to efficiently acquire an original image, adds the data to the data, and learns the composite neural network using the modified image derived from the data. FIG. 2 is a view for explaining a process of undersampling and MRI reconstruction according to a preferred embodiment of the present invention. Referring to FIG.

도 2를 참조하면, 본 발명은 (A)언더샘플링 과정, (B)딥러닝 과정 및 (C)보정 과정을 통하여 복원된 자기공명영상을 획득할 수 있다.Referring to FIG. 2, the present invention can obtain a reconstructed magnetic resonance image through (A) undersampling, (B) deep-running, and (C) correction.

(A)언더샘플링 과정에서는 제1 영역에 대하여는 풀샘플링을 수행하고, 제2 영역에 대하여는 언더샘플링을 수행하여, 제1 K-공간 영상(S)을 획득할 수 있다.(A) In the undersampling process, full sampling may be performed on the first region and undersampling may be performed on the second region to acquire the first K-space image S.

풀샘플링은 k-공간 영상의 모든 부분을 100% 인코딩하는 것을 의미하고, 언더샘플링은 k-공간 영상의 일부분만 인코딩을 하는 것을 의미한다. 일례로, k-공간 영상에서 네 개의 라인 당 하나의 라인만을 선택하여 인코딩함으로써 언더샘플링을 수행할 수 있다. 이 때 선택되는 라인들은 일정한 간격을 두고 선택될 수 있다. 즉, 하나의 라인을 인코딩하였다면 다음 3개의 라인을 건너뛰고 네번째 라인을 선택하여 인코딩함으로써 언더샘플링을 수행할 수 있다.Full sampling implies 100% encoding of all parts of the k-space image, and undersampling implies encoding only part of the k-space image. For example, undosampling can be performed by selecting and encoding only one line per four lines in a k-space image. The selected lines may be selected at regular intervals. That is, if one line is encoded, undosampling can be performed by skipping the next three lines and selecting and encoding the fourth line.

K-공간 영상은 푸리에 역변환을 이용하여 자기공명영상으로 변환될 수 있으며, 자기공명영상은 푸리에 변환을 이용하여 K-공간 영상으로 변환될 수 있다.The K-space image can be converted into a magnetic resonance image using the Fourier inverse transform, and the MRI image can be transformed into the K-space image using the Fourier transform.

(B)딥러닝 과정에서는, 제1 k-공간 영상(S)을 푸리에 역변환한 자기공명영상이 학습된 신경망을 통해 제1자기공명영상으로 출력된다. 학습된 신경망은 합성곱 신경망일 수 있고, 합성곱 신경망은 레퍼런스 제1 k-공간 영상에서 변환된 자기공명영상을 입력값으로, 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상에서 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습될 수 있다. 본 발명의 학습된 신경망이 합성곱 신경망에 한정되지 않고, 동일한 기능 및 작용을 제공할 수 있는 다른 신경망이 적용될 수 있다.(B) During the deep learning process, a magnetic resonance image obtained by inverse Fourier transforming the first k-space image S is output to the first magnetic resonance image through the learned neural network. The learned neural network may be a composite neural network, and the composite neural network may use a magnetic resonance image converted from a reference first k-space image as an input value, and a magnetic resonance image converted from a reference full sampling sampled k-space image as a label Can be learned in advance. The learned neural network of the present invention is not limited to the composite neural network but other neural networks that can provide the same functions and actions can be applied.

(C)보정 과정에서는 (B)딥러닝 과정에서 획득한 제1자기공명영상을 다시 제2 K-공간 영상으로 변환한 후, 제2 K-공간 영상에서 제1 k-공간 영상(S)에 대응되는 영역을 제1 k-공간 영상(S)에 기초하여 제2 K-공간 영상을 보정하여 제3 k-공간 영상을 획득한다. 그리고 최종적으로 제3 k-공간 영상을 푸리에 역변환을 이용하여 변환하여 복원된 제2 자기공명영상을 획득하게 된다.(C) In the correction process, (B) the first magnetic resonance image obtained in the deep learning process is converted back to the second K-space image, and then the first K- Acquires a third k-space image by correcting the second K-space image based on the first k-space image (S). Finally, the third k-space image is transformed using the inverse Fourier transform to obtain the reconstructed second MRI image.

이제, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치의 구조에 대해 상세히 설명한다.Now, the structure of an undersampling apparatus for restoring a magnetic resonance image using learning according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치의 구조도이다.3 is a structural diagram of an under-sampling apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using learning according to an embodiment of the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 장치(400)는 영역 설정부(420) 및 언더샘플링부(430)를포함할 수 있다.Referring to FIG. 3, an under-sampling apparatus 400 for reconstructing a magnetic resonance image using learning according to an embodiment of the present invention may include an area setting unit 420 and an undersampling unit 430.

언더샘플링 장치(400)는 자기공명영상 촬영을 통해 K-공간 영상을 획득한다. K-공간 영상을 풀샘플링으로 획득하기 위해서는 촬영에 많은 시간이 소요되어 촬영 비용이 증가하고 폐쇄공포증과 같은 부작용이 발생할 수 있다. 그러므로 본 발명의 언더샘플링 장치(400)는 언더샘플링된 K-공간 영상만으로도 정확한 자기공명영상을 복원할 수 있도록 작동될 수 있다.The undersampling device 400 acquires a K-space image through magnetic resonance imaging. In order to acquire K-space images by full sampling, it takes a long time to take a picture, resulting in an increase in shooting cost and side effects such as claustrophobia. Therefore, the undersampling apparatus 400 of the present invention can be operated so that an accurate magnetic resonance image can be reconstructed with only undersampled K-space images.

영역 설정부(420)는 획득할 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 영역을 제1영역으로 설정하고, 나머지 영역을 제2영역으로 설정할 수 있다.The region setting unit 420 may set a region corresponding to the center of the first k-space image to be acquired as a first region and a remaining region as a second region.

일례로, 제1영역은 k-공간 영상의 중심 3% ~ 8%에 해당하는 영역으로 설정되고, 나머지 영역은 제2영역으로 설정될 수 있다.For example, the first region may be set to a region corresponding to 3% to 8% of the center of the k-space image, and the remaining region may be set to the second region.

전체 영역에 대해 균일하게 언더샘플링한 k-공간 영상만으로 변환된 자기공명영상을 학습과정에 이용하면 분리성 조건을 만족하지 않아 변환된 자기공명영상을 정확히 보정하는 학습을 수행하기 용이하지 않다. 그러므로 본 발명은 제2영역에 대하여는 언더샘플링을 수행하지만, 중심부분에 해당하는 제1영역에서는 풀샘플링을 수행하여 보다 정확한 자기공명영상을 복원할 수 있게 된다. It is not easy to perform the learning to accurately correct the converted MRI image because the separation condition is not satisfied if a magnetic resonance image converted into only the k-space image uniformly undersampled over the entire region is used in the learning process. Therefore, according to the present invention, undersampling is performed on the second area, but full sampling is performed in the first area corresponding to the center part, so that a more accurate magnetic resonance image can be restored.

언더샘플링부(430)는 제1영역에 대하여는 풀샘플링을 수행하며, 제2영역에 대하여는 언더샘플링을 수행할 수 있다. 여기서 풀샘플링은 k-공간 영상의 모든 부분을 100% 인코딩하는 것을 의미하고, 언더샘플링은 k-공간 영상의 일부분만 인코딩을 하는 것을 의미한다. 일례로, k-공간 영상에서 네 개의 라인 당 하나의 라인만을 선택하여 인코딩함으로써 언더샘플링을 수행할 수 있다. 이 때 선택되는 라인들은 일정한 간격을 두고 선택될 수 있다. 즉, 하나의 라인을 인코딩하였다면 다음 3개의 라인을 건너뛰고 네번째 라인을 선택하여 인코딩함으로써 언더샘플링을 수행할 수 있다.The undersampling unit 430 performs full sampling for the first area and undersampling for the second area. Here, full sampling implies 100% encoding of all parts of the k-space image, and undersampling implies encoding only a part of the k-space image. For example, undosampling can be performed by selecting and encoding only one line per four lines in a k-space image. The selected lines may be selected at regular intervals. That is, if one line is encoded, undosampling can be performed by skipping the next three lines and selecting and encoding the fourth line.

일례로, 언더샘플링부(430)는 제2 영역에 대해서는 도 1의 (b)와 같이 언더샘플링을 수행하며, 중심부에 해당하는 제1 영역에 대해서는 풀샘플링을 수행할 수 있다. 결과적으로, 언더샘플링부(430)는 제1 영역과 제2 영역을 포함해서 총 27% ~ 33%의 인코딩이 이루어지는 언더샘플링을 수행하게 될 수 있다.For example, the undersampling unit 430 performs under-sampling on the second area as shown in FIG. 1 (b), and performs full sampling on the first area corresponding to the center part. As a result, the undersampling unit 430 may perform undersampling including a first region and a second region in a total encoding of 27% to 33%.

도 4는 풀샘플링된 k-공간 영상과 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상 및 제1 k-공간 영상을 비교하여 예시한 도면이고, 도 5는 풀샘플링된 k-공간 영상과 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상 및 제1 k-공간 영상을 각각 변환한 자기공명영상을 예시한 도면이다.FIG. 4 illustrates a comparison between a full sampled k-space image and a k-space image and a first k-space image subjected to undersampling, FIG. 5 illustrates a case where a full sampled k-space image and undersampling are performed A k-space image, and a first k-space image, respectively.

도 4의 (a)는 풀샘플링된 k-공간 영상이고, 도 4의 (b)는 언더 샘플링을 수행한 k-공간 영상이며, 도 4의 (c)는 제1 k-공간 영상이다. 한편, 도 5의(a), (b), (c)는 도 4의 (a), (b), (c) 각각을 변환한 자기공명영상이다.4 (a) is a full sampled k-space image, FIG. 4 (b) is a k-space image subjected to undersampling and FIG. 4 (c) is a first k-space image. 5A, 5B, and 5C are magnetic resonance images obtained by converting each of FIGS. 4A, 4B, and 4C. FIG.

도 4 및 도 5를 참조하면, 도 5의 (b)는 영상의 특징은 포함하고 있으나, 도면에 붉은색 화살표로 표시된 암세포 정보와 같은 중요한 정보의 위치를 정확히 판단해 내기가 어렵다. 한편, 도 5의 (c)는 영상의 특징을 잘 포함하고 있으면서 도면에 붉은색 화살표로 표시된 암세포 정보와 같은 중요한 정보의 위치 또한 정확히 판별해 낼 수 있게 된다.Referring to FIGS. 4 and 5, FIG. 5B includes the characteristics of the image, but it is difficult to accurately determine the location of important information such as cancer cell information indicated by a red arrow in the drawing. On the other hand, FIG. 5 (c) can accurately identify the location of important information such as cancer cell information indicated by a red arrow on the drawing while well-containing features of the image.

이제, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치의 구조에 대해 상세히 설명한다.Now, a structure of a magnetic resonance image reconstruction apparatus using learning according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail.

도 6은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치의 구조도이다.6 is a structural diagram of a magnetic resonance image reconstruction apparatus using learning according to a preferred embodiment of the present invention.

도 6을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치는 영역 설정부(105), 언더샘플링부(110) 및 자기공명영상복원부(120)를 포함할 수 있다.6, an apparatus for reconstructing a magnetic resonance image using learning according to an exemplary embodiment of the present invention may include an area setting unit 105, an undersampling unit 110, and a magnetic resonance image reconstructing unit 120 have.

영역 설정부(105) 및 언더샘플링부(110)는 전술한 언더샘플링 장치(400)의 영역 설정부(420)와 언더샘플링부(430)와 동일한 구성으로 이루어질 수 있다. 언더샘플링부(110)는제1 k-공간 영상을 언더샘플링할 수 있다.The area setting unit 105 and the undersampling unit 110 may have the same configuration as the area setting unit 420 and the undersampling unit 430 of the undersampling apparatus 400 described above. The undersampling unit 110 can undersample the first k-space image.

자기공명영상복원부(120)는 제1 k-공간 영상을 이용하여 복원된 자기공명영상을 획득한다.The magnetic resonance image reconstruction unit 120 acquires a reconstructed magnetic resonance image using the first k-space image.

도 7은 본 발명의 자기공명영상복원부의 세부 구조도이며, 도 8은 본 발명의 자기공명영상복원부의 복원된 자기공명영상 획득 과정을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 7 is a detailed structural diagram of a magnetic resonance image reconstruction unit of the present invention, and FIG. 8 is a view for explaining a reconstruction magnetic resonance image acquisition procedure of the magnetic resonance image reconstruction unit of the present invention.

도 7을 참조하면, 자기공명영상복원부(120)는 제1영상변환부(121), 제1영상복원부(122), 제2영상변환부(123), 제2영상복원부(124) 및 제3영상변환부(125)를 포함할 수 있다.7, the magnetic resonance image reconstruction unit 120 includes a first image transformation unit 121, a first image reconstruction unit 122, a second image transformation unit 123, a second image reconstruction unit 124, And a third image conversion unit 125. [

도 7 및 도 8을 참조하면, 제1영상변환부(121)는 제1 k-공간 영상(10)을 푸리에 역변환하여 제1자기공명영상(20)을 획득할 수 있으며, 제1영상복원부(122)는 제1자기공명영상(20)을 입력받아 제2자기공명영상(30)을 획득할 수 있다. 제1영상복원부(122)는 합성곱 신경망을 이용하고, 합성곱 신경망은 레퍼런스 제1 k-공간 영상에서 변환된 자기공명영상을 입력값으로, 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상에서 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습될 수 있다.7 and 8, the first image transform unit 121 may obtain the first MRI image 20 by inverse Fourier transforming the first k-space image 10, The second magnetic resonance imaging apparatus 120 may acquire the second MRI image 30 by receiving the first MRI image 20. The first image reconstruction unit 122 uses the composite neural network, and the composite neural network transforms the magnetic resonance image converted from the reference first k-space image to the input value, and converts the reference full sampled k- It can be learned in advance by using the resonance image as a label.

그리고, 제2영상변환부(123)는 제2자기공명영상(30)을 푸리에 변환하여 제2 k-공간 영상(40)을 획득할 수 있으며, 제2영상복원부(124)는 제2 K-공간 영상(40)에서 제1 k-공간 영상(10)에 대응되는 영역을 제1 K-공간 영상(10)에 기초하여 제2 k-공간 영상(40)을 보정하여 제3 k-공간 영상(50)을 획득할 수 있다.The second image transforming unit 123 may Fourier transform the second MRI image 30 to obtain the second k-space image 40. The second image reconstructing unit 124 may obtain the second K- -Space image 40 based on the first K-space image 10 by correcting the second k-space image 40 in the region corresponding to the first k-space image 10 in the spatial image 40, The image 50 can be acquired.

최종적으로, 제3영상변환부(125)는 제3 k-공간 영상(50)을 변환하여 복원된 자기공명영상(60)을획득할 수 있다.Finally, the third image transform unit 125 transforms the third k-space image 50 to acquire the reconstructed magnetic resonance image 60.

이제, 자기공명영상복원부(120)의 각 부에 대하여 보다 상세히 설명한다. Now, each part of the magnetic resonance image reconstruction unit 120 will be described in more detail.

제1영상변환부(121)는 제1 k-공간 영상(10)을 변환하여 제1자기공명영상(20)을 획득한다. 제1 k-공간 영상(10)은 푸리에 역변환을 이용하여 제1자기공명영상(20)으로 변환된다. The first image transform unit 121 transforms the first k-space image 10 to acquire the first MRI image 20. The first k-space image 10 is transformed into a first magnetic resonance image 20 using Fourier inverse transform.

제1영상복원부(122)는 제1자기공명영상(20)을 입력받아 제2자기공명영상(30)을 획득하게 된다. 제1영상복원부(122)는 학습된 신경망을 이용하여 제2자기공명영상(30)을획득할 수 있다.The first image reconstruction unit 122 receives the first MRI image 20 and acquires the second MRI image 30. The first image reconstruction unit 122 may acquire the second MRI image 30 using the learned neural network.

학습을 위해 본 발명은 딥 러닝(deep learning) 알고리즘을 이용할 수 있으며, 일실시예로서 합성곱 신경망(CNN, Convolutional Neural Network) 알고리즘을 이용한다. 합성곱 신경망은, 사람이 물체를 인식할 때 물체의 기본적인 특징들을 추출한 다음 뇌 속에서 복잡한 계산을 거쳐 그 결과를 기반으로 물체를 인식한다는 가정을 기반으로 만들어진 사람의 뇌 기능을 모사한 모델로서, 최근 영상 인식이나 음성 인식 분야에 많이 활용되고 있는 알고리즘이다. 합성곱 신경망에서는 기본적으로 컨볼루션(Conv, convolution) 연산을 통해 영상의 특징을 추출하기 위한 다양한 필터와 비선형적인 특성을 더하기 위한 풀링(pooling) 또는 비선형 활성화(non-linear activation) 함수 등이 함께 사용된다.For learning, the present invention may utilize a deep learning algorithm and, as an example, use a Convolutional Neural Network (CNN) algorithm. The composite neural network is a model that simulates human brain function based on the assumption that when a person recognizes an object, it extracts the basic features of the object and then recognizes the object based on the result after complicated calculation in the brain. Recently, it is widely used in image recognition and speech recognition. In the composite neural network, various filters for extracting features of images through convolution (Conv) operation are basically used together with pooling or non-linear activation functions for adding nonlinear characteristics. do.

이하에서, 합성곱 신경망 알고리즘에 대해 간단히 설명한 후, 본 발명에 따른 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명하기로 한다.In the following, a brief description of the composite neural network algorithm will now be given, with reference to the accompanying drawings, of embodiments according to the present invention.

도 9는 합성곱 신경망 알고리즘을 설명하기 위한 도면이다. 도 10은 합성곱 신경망의 컨벌루션 방법을 설명하기 위한 도면이며, 도 11은 합성곱 신경망의 다운 샘플링 방법을 설명하기 위한 도면이다.FIG. 9 is a diagram for explaining a combined product neural network algorithm. FIG. FIG. 10 is a view for explaining a convolution method of a convolutional neural network, and FIG. 11 is a diagram for explaining a downsampling method of a convolutional neural network.

도 9를 참조하면, 합성곱 신경망 알고리즘은 입력 영상에 대해 컨벌루션과 다운 샘플링을 통해, 입력 영상에 대한 피쳐 맵(feature map)을 추출(feature learning)하고, 피쳐 맵을 통해 입력 영상을 식별 또는 분류(classification)한다. 피쳐 맵은 입력 영상에 대한 특징 정보를 포함한다. 피쳐 맵 추출을 위해, 컨벌루션(C1, C2, C3)과 다운 샘플링(MP1, MP2)가 반복되며, 반복 횟수는 실시예에 따라서 다양하게 결정될 수 있다.Referring to FIG. 9, the composite neural network algorithm extracts a feature map for an input image through convolution and downsampling for an input image, and identifies or classifies an input image through a feature map (classification). The feature map includes feature information on the input image. For extracting the feature map, convolutions (C1, C2, C3) and downsampling (MP1, MP2) are repeated, and the number of repetitions can be variously determined according to the embodiment.

도 9 및 10을 참조하면, 컨벌루션에 이용되는 필터(또는 커널, 210)의 사이즈가 결정되면, 필터의 각 화소별로 할당된 가중치와 입력 영상(200)의 화소값 간의 곱의 합(weighted sum)을 통해 컨벌루션이 수행된다. 즉, 필터가 오버랩되는 입력 영상의 특정 영역에 대응되는 화소의 화소값에 필터의 가중치를 곱한 후, 필터가 오버랩되는 영역의 모든 곱한 값들을 더함으로써 컨벌루션 레이어의 화소값(230)이 결정될 수 있다. 9 and 10, when the size of the filter (or the kernel 210) used for the convolution is determined, a weighted sum of products between weight values assigned to the respective pixels of the filter and pixel values of the input image 200, The convolution is performed. That is, the pixel value 230 of the convolution layer can be determined by multiplying the pixel value of the pixel corresponding to the specific region of the input image where the filter overlaps with the weight of the filter, and then adding all the multiplied values of the region where the filter overlaps .

도 10에 도시된 바와 같이, 대응되는 화소별로 필터(210)의 가중치(4, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, -4)와 오버랩되는 입력 영상(200)의 특정 영역의 화소값(0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 2) 간의 곱한 결과에 대해 합이 수행되어 최종 -8이라는 화소값(230)이 결정된다. 필터가 좌우 상하로 이동하며, 입력 영상의 오버랩된 영역에 대해 총 9개 화소에 대해 가중치 합이 수행되고, 일예로서, 입력 영상(200)의 사이즈가 7X7이며, 필터(210)의 사이즈가 3X3라면5X5 사이즈의 컨벌루션 레이어가 생성될 수 있다. As shown in FIG. 10, in a specific region of the input image 200 overlapping with the weights (4, 0, 0, 0, 0, 0, 0, 0, A sum is performed on the multiplication result between the pixel values (0, 0, 0, 0, 1, 1, 0, 1, 2) to determine the pixel value 230 of the final -8. The size of the input image 200 is 7 × 7, the size of the filter 210 is 3 × 3 (the size of the input image 200 is 3 × 3) A convolution layer of size 5X5 can be generated.

컨벌루션에 따른 화소값은 오버랩된 영역의 중앙 화소의 화소값(230)이 되기 때문에, 입력 영상 대비 컨벌루션 레이어, 즉 컨벌루션된 영상의 사이즈는 감소한다. 다만, 입력 영상의 외곽 영역을 특정 화소값으로 패딩(padding)할 경우, 입력 영상의 사이즈와 동일한 7X7 사이즈의 컨벌루션 레이어를 생성할 수 있다. 컨벌루션 레이어의 개수는 이용되는 필터의 개수에 따라 결정된다.Since the pixel value according to the convolution becomes the pixel value 230 of the center pixel of the overlapped area, the size of the convolutional layer, i.e., the convoluted image, relative to the input image decreases. However, when padding an outer area of an input image with a specific pixel value, a convolution layer having a size of 7 × 7 equal to the size of the input image can be generated. The number of convolution layers is determined by the number of filters used.

도 9 및 11을 참조하면, 컨벌루션 레이어의 사이즈를 줄이기 위해, 즉 해상도를 낮추기 위해 다운 샘플링이 수행되는데, 다운 샘플링으로 많이 이용되는 방법이 맥스 풀링(MP, max-pooling)이다. 다운 샘플링에 이용되는 커널(kenel)에 포함된 컨벌루션 레이어의 화소값 중 최대 값을 취함으로써 컨벌루션 레이어의 사이즈보다 작은 맥스 풀링 레이어가 생성될 수 있다. Referring to FIGS. 9 and 11, downsampling is performed to reduce the size of the convolution layer, that is, to reduce the resolution. A commonly used method for downsampling is max-pooling (MP). A maximum pulling layer smaller than the size of the convolution layer can be generated by taking the maximum value among the pixel values of the convolution layer included in the kernel used for downsampling.

예를 들어, 2X2 사이즈의 커널이 4X4 사이즈의 컨벌루션 레이어(310)에 적용될 경우, 서로 다른 색깔로 표시된 2X2 영역별로 6, 8, 3 및 4가 최대값으로 결정되어 맥스 풀링 레이어(320)가 생성될 수 있다. For example, when a 2X2 kernel is applied to a convolution layer 310 of 4X4 size, 6, 8, 3 and 4 are determined to be maximum values for 2X2 regions indicated by different colors, .

다시 도 9로 돌아가, 피쳐 맵은 완전 연결된(fully-connected) 신경망으로 입력되고, 미리 주어진 풀샘플링 입력 영상에 대한 라벨(label)과 신경망의 출력값의 차이값에 따라서 합성곱 신경망의 파라미터에 대한 학습이 수행된다.9, the feature map is input to the fully-connected neural network, and the learning of the parameters of the combined-product neural network is performed according to the difference value between the label for the given full-sampling input image and the output value of the neural network. Is performed.

이와 같이, 제1영상복원부(122)는 사전에 레퍼런스 제1 k-공간 영상으로 생성된 레퍼런스 제1자기공명영상을 입력값으로, 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상으로 생성된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습되어 있을 수 있다. As described above, the first image reconstructing unit 122 reconstructs a reference first MRI image generated by the reference first k-space image as an input value, and generates a magnetic resonance image generated by the reference full sampled k-space image It may be learned in advance by label.

제2영상변환부(123)는 제2자기공명영상(30)을 변환하여 제2 k-공간 영상(40)을 획득할 수 있다. 제2 k-공간 영상(40)은 다음 보정을 위해 획득된다. 변환에는 푸리에 변환이 이용될 수 있다.The second image transforming unit 123 may transform the second MRI image 30 to obtain the second k-space image 40. The second k-space image 40 is acquired for the next correction. A Fourier transform can be used for the transformation.

제2영상복원부(124)는 제1 k-공간 영상(10)을 이용하여 제2 k-공간 영상(40)을 보정하여 제4 k-공간 영상(50)을 생성할 수 있다. 제2자기공명영상(30)은학습에 의해 제1자기공명영상(20)으로부터 획득되므로, 제2자기공명영상(30)을 변환한 제2 k-공간 영상(40)에는 제1 k-공간 영상(10)의 정보 중 일부가 변형되어 존재할 수 있다. 그러므로 제2영상복원부(124)는 제2 k-공간 영상(40)에서 제1 k-공간 영상(10)과 겹치는 부분을 제1 k-공간 영상(10)으로 대치하는 보정을 통해 제3 k-공간 영상(50)을 생성할 수 있다.The second image reconstructing unit 124 may generate the fourth k-space image 50 by correcting the second k-space image 40 using the first k-space image 10. Since the second MRI image 30 is acquired from the first MRI image 20 by learning, the second k-space image 40, which has been converted from the second MRI image 30, Some of the information of the image 10 may be deformed. Therefore, the second image reconstructing unit 124 reconstructs the third k-space image 10 in the second k-space image 40 by replacing the portion overlapping the first k-space image 10 with the first k-space image 10, k-space image 50 as shown in FIG.

이제 최종적으로 제3영상변환부(125)는 제3 k-공간 영상(50)을 변환하여 복원된 자기공명영상(60)을 획득할 수 있다. 변환에는 푸리에 역변환이 사용될 수 있다.Finally, the third image transforming unit 125 transforms the third k-space image 50 to acquire the reconstructed magnetic resonance image 60. Fourier inverse transform can be used for the transform.

살펴본 바와 같이, 본 발명은 제1 영역에서는 풀샘플링을 수행하고, 제2 영역에서는 언더샘플링을 수행하여 k-공간 영상을 언더샘플링하므로, 자기공명영상의 촬영 시간이 짧으면서도 보다 정확한 복원된 자기공명영상을 얻을 수 있게 된다.As described above, the present invention performs full sampling in the first area and undersampling in the second area to undersample the k-space image. Therefore, the imaging time of the magnetic resonance image is short, The image can be obtained.

도 12는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.FIG. 12 is a flowchart illustrating an undersampling method for restoring a magnetic resonance image using learning according to a preferred embodiment of the present invention, according to time.

도 12를 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 방법은 영역 설정 단계(S510) 및제1 k-공간 영상 획득 단계(S520)를 포함할 수 있다. 12, an undersampling method for restoring a magnetic resonance image using learning according to an exemplary embodiment of the present invention may include an area setting step S510 and a first k-space image obtaining step S520 .

영역 설정 단계(S510)는 영역 설정부(420)에서 제1 영역 및 제2 영역을 설정하는 단계이다.The area setting step S510 is a step of setting the first area and the second area in the area setting part 420. [

제1 k-공간 영상 획득 단계(S520)는 언더샘플링부(430)에서 제1 k-공간 영상을 언더샘플링하여 획득하는 단계이다.The first k-space image acquiring step (S520) is a step of undersampling the first k-space image by the undersampling unit (430).

도 13은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법을 시간의 흐름에 따라 나타낸 순서도이다.FIG. 13 is a flowchart illustrating a method for restoring a magnetic resonance image using learning according to a preferred embodiment of the present invention, according to the flow of time.

도 13을 참조하면, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법은 영역 설정 단계(S610), 제1 k-공간 영상 획득 단계(S620), 제1자기공명영상 획득 단계(S630), 제2자기공명영상 획득 단계(S640), 제2 k-공간 영상 획득 단계(S650), 제3 k-공간 영상 획득 단계(S660) 및 복원된 자기공명영상 획득 단계(S670)를 포함할 수 있다.Referring to FIG. 13, a method for reconstructing a magnetic resonance image using learning according to an exemplary embodiment of the present invention includes a region setting step S610, a first k-space image acquiring step S620, (S630), a second MRI image acquisition step (S640), a second k-space image acquisition step (S650), a third k-space image acquisition step (S660), and a reconstructed MRI image acquisition step (S670) .

영역 설정 단계(S610) 및 제1 k-공간 영상 획득 단계(S620)는 전술한 학습을 이용한 자기공명영상 복원을 위한 언더샘플링 방법에서의 영역 설정 단계(S510) 및 제1 k-공간 영상 획득 단계(S520)와 동일하게 수행될 수 있다.The region setting step S610 and the first k-space image acquiring step S620 may include the area setting step S510 and the first k-space image acquiring step in the undersampling method for restoring the magnetic resonance image using the above- (S520).

제1자기공명영상 획득 단계(S630)는 제1영상변환부(121)에서 제1 k-공간 영상(10)을 변환하여 제1자기공명영상(20)을획득하는 단계이다.The first MRI image acquisition step S630 is a step of acquiring the first MRI image 20 by converting the first k-space image 10 in the first image conversion unit 121. [

제2자기공명영상 획득 단계(S640)는 제1영상복원부(122)에서 제1자기공명영상(20)을 입력받아 학습된 신경망을 이용하여 제2자기공명영상(30)을획득하는 단계이다.The second MRI image acquisition step S640 is a step of acquiring the second MRI image 30 using the learned neural network by receiving the first MRI image 20 from the first image reconstruction unit 122 .

제2 k-공간 영상 획득 단계(S650)는 제2영상변환부(123)에서 제2자기공명영상(30)을 변환하여 제2 k-공간 영상(40)을 획득하는 단계이다.The second k-space image acquisition step S650 is a step of acquiring the second k-space image 40 by converting the second MRI image 30 in the second image conversion unit 123. [

제3 k-공간 영상 획득 단계(S660)는 제2영상복원부(124)에서 제1 k-공간 영상(10)에 대응하는 영역을 제1 k-공간 영상(10)에 기초하여 제2 k-공간 영상(40)을 보정하여 제3 k-공간 영상(50)을 획득하는 단계이다.The third k-space image acquisition step S660 is a step of acquiring the second k-space image 10 from the second image reconstructing unit 124 based on the first k-space image 10, - acquiring the third k-space image (50) by correcting the spatial image (40).

복원된 자기공명영상 획득 단계(S670)는 제3영상변환부(125)에서 제3 k-공간 영상(50)을 변환하여 최종적으로 복원된 자기공명영상(60)을 획득하는 단계이다.The reconstructed MRI image acquisition step S670 is a step of acquiring a reconstructed MRI image 60 by transforming the third k-space image 50 in the third image transformation unit 125. [

도 14는 본 발명의 실시 예를 통해 생성된 자기공명영상을 비교한 일 예이다.FIG. 14 shows an example of comparison of magnetic resonance images generated through embodiments of the present invention.

도 14에서, 이미지의 해상도는 256X256이고, 도 14의 (a)는 풀샘플링을 통해 구현된 자기공명영상이고, (b)는 종래 언더샘플링을 통해 구현된 자기공명영상이며, (c)는 본 발명의 실시 예에 따라 구현된 자기공명영상이다.14, the resolution of the image is 256X256, FIG. 14A is a magnetic resonance image implemented through full sampling, FIG. 14B is a magnetic resonance image implemented through conventional undersampling, And is a magnetic resonance image implemented according to an embodiment of the present invention.

도 14에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 의해 제공되는 자기공명영상 (c)는 종래 (b)에 비해 월등히 개선된 영상 화질이고, (a)에 가까운 영상 화질이다. As shown in FIG. 14, the magnetic resonance image c provided by the embodiment of the present invention is an image quality much improved compared to the conventional (b), and the image quality close to (a).

고해상도 영상에 대해서는, 입력데이터의 차원(화소수)이 높아 심층학습이 불가능한 경우가 발생할 수 있다. 이러한 입력데이터의 차원문제(dimensionality problem)를 해결하기 위해서 웨이블릿 풀링(Wavelet Pooling)을 활용한 심층학습 방식이 본 발명에 적용될 수 있다. 이는 웨이블릿 풀링을 이용하여 입력데이터의 차원축소(dimensionality reduction)를 적용한 후, 차원을 줄인 데이터에 심층학습을 실행하여 자기공명영상을 복원하는 방식일 수 있다. 예를 들어, 복원하고자 하는 자기공명 영상의 픽셀의 개수가 512ㅧ512라 하자. 이 때, 언더샘플링 데이터에서 변형된 자기공명영상을 제1 자기공명영상(I)라 하자. 512ㅧ512 픽셀의 제1 자기공명영상(I)를 웨이블렛 풀링 작용소

Figure pat00001
를 적용하여, 차원이 축소된 256X256 픽셀의 자기공명영상
Figure pat00002
이 생성될 수 있다. 여기에서 {
Figure pat00003
}
Figure pat00004
는 웨이블렛 풀링 필터에 해당하며,
Figure pat00005
는 스트라이드 2 합성곱 연산자이며,
Figure pat00006
이다. For a high-resolution image, the dimension (number of pixels) of the input data is high, and deep learning may not be possible. An in-depth learning method using wavelet pooling can be applied to the present invention to solve the dimensionality problem of the input data. This can be a method of applying dimensionality reduction of input data using wavelet pulling and then performing deep learning on data with reduced dimension to restore the magnetic resonance image. For example, let the number of pixels of a magnetic resonance image to be reconstructed be 512 512. At this time, the magnetic resonance image modified in the undersampling data is referred to as a first magnetic resonance image (I). A first magnetic resonance image (I) of 512.times.512 pixels is applied to a wavelet-pulling function
Figure pat00001
, A 256x256 pixel magnetic resonance image with reduced dimensions
Figure pat00002
Can be generated. From here {
Figure pat00003
}
Figure pat00004
Corresponds to a wavelet pulling filter,
Figure pat00005
Is a stride 2 composite product operator,
Figure pat00006
to be.

이에 대응 하는 복원 작용소를

Figure pat00007
라 하면 다음 수학식 1을 만족한다. The corresponding restoration sites
Figure pat00007
The following equation (1) is satisfied.

[수학식 1][Equation 1]

Figure pat00008
Figure pat00008

여기에서, {

Figure pat00009
}는 {
Figure pat00010
}의 쌍 필터(dual filter)에 해당하며,
Figure pat00011
는 스트라이드 1 합성곱 연산자이고,
Figure pat00012
는 업 샘플링(up-sampling) 연산자이다.From here, {
Figure pat00009
} Is {
Figure pat00010
}, Which corresponds to a dual filter,
Figure pat00011
Is a stride 1 composite product operator,
Figure pat00012
Is an up-sampling operator.

본 발명의 다른 실시 예는, 언더샘플링된 제1 자기공명영상(I)의차원보다 낮은 차원의 복수의 자기공명영상

Figure pat00013
을 생성하고, 복수의 자기공명영상
Figure pat00014
에 심층학습을 적용하여 복원된 자기공명영상들을 종합하여 고해상도 자기공명영상을 제공할 수 있다.Another embodiment of the present invention is a method of reconstructing a plurality of magnetic resonance images of a lower dimension than a dimension of an undersampled first magnetic resonance image (I)
Figure pat00013
And generates a plurality of magnetic resonance images
Figure pat00014
And a high-resolution magnetic resonance image can be provided by synthesizing the reconstructed magnetic resonance images.

입력 영상에 적용한 웨이블렛 풀링 작용소와 그 필터를

Figure pat00015
와 {
Figure pat00016
}라고 하고, 출력 영상에 적용한 웨이블렛 풀링 작용소
Figure pat00017
의 복원 작용소와 쌍 필터를
Figure pat00018
, {
Figure pat00019
} 라고 하자. 그리고, 적용한 심층학습을"U-net"이라 하면, 웨이블릿 풀링과 심층 학습을 이용한 복원 과정은 수학식 2로 나타낼 수 있다.The wavelet pooling function applied to the input image and the filter
Figure pat00015
Wow {
Figure pat00016
}, And a wavelet pulling function applied to the output image
Figure pat00017
And a pair filter
Figure pat00018
, {
Figure pat00019
}. If the applied in-depth learning is referred to as " U-net ", the reconstruction process using wavelet pulling and in-depth learning can be expressed by Equation (2).

[수학식 2]&Quot; (2) "

Figure pat00020
Figure pat00020

도 15는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 심층학습 장치를 나타낸 도면이다.15 is a diagram illustrating a depth learning apparatus according to another embodiment of the present invention.

도 15에 도시된 바와 같이, 심층학습 장치(700)은 언더샘플링된 레퍼런스 고해상도 입력 영상(x)을 분해하는 제1 분해부(710), 풀샘플링된 레퍼런스 고해상도 레이블 영상(y)을 분해하는 제2 분해부(720), 및 학습부(730)를 포함한다. 고해상도 입력 영상(x)는 균등 샘플링된 영상 및 저주파 영역의 영상을 포함하는 영상이다. 15, the depth learning apparatus 700 includes a first decomposition unit 710 for decomposing an undersampled reference high-resolution input image x, a decomposition unit 710 for decomposing a full sampled reference high-resolution label image y, 2 decomposition unit 720, and a learning unit 730. [ The high-resolution input image (x) is an image including an evenly sampled image and an image in a low-frequency domain.

제1 분해부(710)는 레퍼런스 고해상도 입력 영상(xr)에 k1개의 필터 {

Figure pat00021
}를 n번 반복하여 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상(
Figure pat00022
)을 생성한다. The first decomposition unit 710 decomposes the reference high resolution input image xr into k1 filters {
Figure pat00021
} Is repeated n times to obtain nk1 reference low resolution input images (
Figure pat00022
).

제2 분해부(720)는 고해상도 레이블 영상(yr)에 k2개의 필터 {

Figure pat00023
}를 n번 반복하여 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상(
Figure pat00024
)를 생성한다.The second decomposition unit 720 decomposes the high resolution label image yr into k2 filters {
Figure pat00023
} Is repeated n times and nk2 reference low-resolution label images (
Figure pat00024
).

학습부(730)는 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상(

Figure pat00025
)과 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상(
Figure pat00026
) 간의 관계를 딥러닝을 통해 학습한다. 딥러닝 방식은 앞서 언급한 합성곱 신경망일 수 있다. The learning unit 730 includes nk1 reference low resolution input images (
Figure pat00025
) And nk2 reference low resolution label images (
Figure pat00026
) Through deep learning. The deep learning method may be the aforementioned composite neural network.

구체적으로, 고해상도 원본 영상의 해상도가 2k ×2k, 제1 분해부(710)는 k1개의 필터 {

Figure pat00027
}를 이용하여 해상도 2k-1 ×2k- 1 의 k1개의 영상(711)을 생성한다. 제1 분해부(710)는 다시 k1개의 필터 {
Figure pat00028
}를 이용하여 해상도 2k-2 ×2k- 2 의 2k1개의 영상(712)을 생성한다. 제1 분해부(710)는 위와 같은 동작을 반복하여, k1 개의 필터 {
Figure pat00029
}를 n번 반복하여 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상(
Figure pat00030
)(713)을 생성한다. Specifically, the resolution of the original image of high resolution is 2 k × 2 k , the first decomposition unit 710 includes k 1 filters {
Figure pat00027
} To generate a k1 of images 711 of the resolution of 2 × 2 k1 k1 used. The first decomposing unit 710 further includes k1 filters {
Figure pat00028
} To generate a 2k1 of images 712 of the resolution of 2 k-2 × 2 k- 2 used. The first decomposing unit 710 repeats the above operation so that k1 filters {
Figure pat00029
} Is repeated n times to obtain nk1 reference low resolution input images (
Figure pat00030
) ≪ / RTI >

마찬가지로, 고해상도 레이블 영상의 해상도가 2k ×2k 라면, 제2 분해부(720)는 k2개의 필터 {

Figure pat00031
}를 이용하여 해상도 2k-1 ×2k- 1 의 k2개의 영상(721)을 생성한다. 제2 분해부(720)는 다시 k2개의 필터 {
Figure pat00032
}를 이용하여 해상도 2k-2 ×2k- 2 의 2k2개의 영상(722)을 생성한다. 제2 분해부(720)는 위와 같은 동작을 반복하여, k2 개의 필터 {
Figure pat00033
}를 n번 반복하여 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상(
Figure pat00034
)(723)을 생성한다. Similarly, if the resolution of the high-resolution label image is 2 k x 2 k, then the second decomposing unit 720 may include k 2 filters {
Figure pat00031
} K2 to generate a single image 721 of the resolution of 2 k-1 × 2 k- 1 used. The second decomposing unit 720 further includes k2 filters {
Figure pat00032
} To generate a 2k2 of images 722 of the resolution of 2 k-2 × 2 k- 2 used. The second decomposing unit 720 repeats the above operation to obtain k2 filters {
Figure pat00033
} Is repeated n times and nk2 reference low-resolution label images (
Figure pat00034
) ≪ / RTI >

학습부(730)는 레퍼런스 저해상도 입력 영상(

Figure pat00035
)(713)에 대하여 심층학습으로 통해 얻은 결과가 레퍼런스 저해상도 레이블 영상(
Figure pat00036
)(723)이 되도록 학습되는 신경망을 포함할 수 있다. 이 때, 학습부(730)는 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상(
Figure pat00037
)(713)에 따라 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상 (
Figure pat00038
)(723) 중 대응하는 레퍼런스 저해상도 레이블 영상을 다르게 심층학습을 수행할 수 있다. 예를 들어, 학습부(730)는 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상 (
Figure pat00039
)(713) 중 일부에 대해서 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상 (
Figure pat00040
)(723) 중 대응하는 일부의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상이 되도록 학습을 수행할 수도 있다.The learning unit 730 receives the reference low resolution input image (
Figure pat00035
(713) is a reference low-resolution label image
Figure pat00036
) ≪ / RTI > (723). At this time, the learning unit 730 generates nk1 reference low-resolution input images (
Figure pat00037
) ≪ / RTI > (713)
Figure pat00038
) 723 of the corresponding reference low-resolution label image. For example, the learning unit 730 may include nk1 reference low resolution input images (
Figure pat00039
(713), nk2 reference low-resolution label images
Figure pat00040
) 723 of the reference low-resolution label image.

이와 같은 방식으로 학습된 학습부(730)를 이용하여 고해상도 입력 영상을 자기공명영상으로 복원할 수 있다. The learning unit 730 learned in this manner can be used to restore a high-resolution input image to a magnetic resonance image.

도 16은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기공명영상 복원 장치를 나타낸 도면이다.16 is a view illustrating a magnetic resonance image reconstruction apparatus according to another embodiment of the present invention.

자기공명영상 복원 장치(800)는 분해부(810), 학습부(820), 및 복원부(830)을 포함한다. The magnetic resonance image reconstruction apparatus 800 includes a decomposition unit 810, a learning unit 820, and a reconstruction unit 830.

분해부(810)는 제1 분해부(710)와 동일한 구성으로 입력되는 고해상도 입력영상(Xi)에 복수의 필터{

Figure pat00041
}를 n회 적용하여 저해상도 입력 영상
Figure pat00042
을 생성한다.The decomposition unit 810 decomposes the high resolution input image Xi into a plurality of filters {
Figure pat00041
} ≪ / RTI > is applied n times,
Figure pat00042
.

학습부(820)는 학습부(730)가 학습을 통해 구축한 심층학습 신경망을 포함한다. 학습부(820)는 적어도 두 개의 심층학습 신경망을 포함하고, 저해상도 입력 영상

Figure pat00043
에 따라 적용되는 심층학습 신경망을 다르게 할 수 있다. 학습부(820)는 저해상도 입력 영상
Figure pat00044
에 대응하는 심층학습 신경망을 적용하여
Figure pat00045
를 근사하는 저해상도 출력 영상
Figure pat00046
을 생성한다. 이 때, 심층학습 신경망은 합성곱 신경망일수 있다. 이 때,
Figure pat00047
는 입력 영상 Xi에 필터{
Figure pat00048
}를 n번 적용하여 변환한 저해상도 영상이다.The learning unit 820 includes an in-depth learning neural network constructed by the learning unit 730 through learning. The learning unit 820 includes at least two deep learning neural networks,
Figure pat00043
The depth learning neural network applied can be different. The learning unit 820 includes a low-
Figure pat00044
To apply the deep learning neural network corresponding to
Figure pat00045
A low-resolution output image
Figure pat00046
. In this case, the deep learning neural network may be a composite neural network. At this time,
Figure pat00047
Lt; RTI ID = 0.0 > {
Figure pat00048
} N times.

복원부(830)는 학습부(820)로부터 출력되는 저해상도 출력 영상

Figure pat00049
에 제2 분해부(720)의 필터{
Figure pat00050
}의 쌍필터(dual filter) {
Figure pat00051
를 이용하여 합성 연산을 n번 반복하여 고해상도 입력 영상 Xi에 대응되는 풀샘플링에 의해 생성된 고해상도 라벨 영상 Yi를 근사하는 복원된 고해상도 출력 영상(
Figure pat00052
)을 생성한다. 고해상도 라벨 영상 Yi는 풀샘플링한 라벨 영상이다. The reconstruction unit 830 reconstructs the low-resolution output image
Figure pat00049
The filter of the second decomposing unit 720
Figure pat00050
} Dual filter of {
Figure pat00051
, The composite operation is repeated n times to obtain a reconstructed high-resolution output image (" Yi ") that approximates the high-resolution label image Yi generated by full sampling corresponding to the high-
Figure pat00052
). The high-resolution label image Yi is a full-sampled label image.

도 17은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 자기공명영상 복원 장치의 일 예를 나타낸 도면이다.17 is a block diagram of an apparatus for reconstructing a magnetic resonance image according to another embodiment of the present invention.

도 17에 도시된 일 예에서, 고해상도 입력 영상 및 고해상도 레이블 영상은512(=29)X512의 해상도이고, n은 1이며, 사용한

Figure pat00053
가 같은 2D 하르 필터로 k1과 k2는 4이다.17, the high resolution input image and the high resolution label image have a resolution of 512 (= 2 9 ) X512, n is 1,
Figure pat00053
Are the same 2D filter, k1 and k2 are 4.

도 17에 도시된 바와 같이, 분해부(810)는 고해상도 입력 영상(Xi)에 4개의 필터(

Figure pat00054
)를 1번 적용하여 256(=28)X256의 저해상도 입력
Figure pat00055
를 생성한다.As shown in FIG. 17, the decomposition unit 810 decomposes the high-resolution input image Xi into four filters (
Figure pat00054
) Is applied once to obtain a low-resolution input of 256 (= 2 8 ) X256
Figure pat00055
.

학습부(820)는 두 개의 심층학습 신경망(811, 812)을 포함하고, 저해상도 입력 영상

Figure pat00056
을 심층학습 신경망(811)에 입력하여
Figure pat00057
을 근사하는 저해상도 출력 영상(
Figure pat00058
)을 생성하며, 저해상도 입력
Figure pat00059
을 심층학습 신경망(812)에 입력하여
Figure pat00060
을 근사하는 저해상도 출력 영상 (
Figure pat00061
)을 생성한다. 도 17에서 보여주는 예시는 발명을 설명하기 위한 일 예시일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.The learning unit 820 includes two deep learning neural networks 811 and 812,
Figure pat00056
Into the deep learning neural network 811
Figure pat00057
Resolution output image (
Figure pat00058
), And a low-resolution input
Figure pat00059
Is input to the deep learning neural network 812
Figure pat00060
Resolution output image (
Figure pat00061
). The example shown in FIG. 17 is only an example for explaining the invention, but the present invention is not limited thereto.

복원부(830)는 저해상도 출력 영상(

Figure pat00062
)에 쌍필터
Figure pat00063
를 적용하여 풀샘플링에 의해 생성된 고해상도 라벨 Yi를 근사하는 512X512의 고해상도 출력 영상(
Figure pat00064
)을 생성한다.The reconstruction unit 830 reconstructs the low-
Figure pat00062
) Pair filter
Figure pat00063
Resolution high-resolution output image (512x512) that approximates the high-resolution label Yi generated by full sampling
Figure pat00064
).

앞서 설명한 기술적 내용들은 다양한 컴퓨터 수단을 통하여 수행될 수 있는 프로그램 명령 형태로 구현되어 컴퓨터 판독 가능 매체에 기록될 수 있다. 상기 컴퓨터 판독 가능 매체는 프로그램 명령, 데이터 파일, 데이터 구조 등을 단독으로 또는 조합하여 포함할 수 있다. 상기 매체에 기록되는 프로그램 명령은 실시예들을 위하여 특별히 설계되고 구성된 것들이거나 컴퓨터 소프트웨어 당업자에게 공지되어 사용 가능한 것일 수도 있다. 컴퓨터 판독 가능 기록 매체의 예에는 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체(magnetic media), CD-ROM, DVD와 같은 광기록 매체(optical media), 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광매체(magneto-optical media), 및 롬(ROM), 램(RAM), 플래시 메모리 등과 같은 프로그램 명령을 저장하고 수행하도록 특별히 구성된 하드웨어 장치가 포함된다. 프로그램 명령의 예에는 컴파일러에 의해 만들어지는 것과 같은 기계어 코드뿐만 아니라 인터프리터 등을 사용해서 컴퓨터에 의해서 실행될 수 있는 고급 언어 코드를 포함한다. 하드웨어 장치는 실시예들의 동작을 수행하기 위해 하나 이상의 소프트웨어 모듈로서 작동하도록 구성될 수 있으며, 그 역도 마찬가지이다.The above-described technical features may be implemented in the form of program instructions that can be executed through various computer means and recorded in a computer-readable medium. The computer-readable medium may include program instructions, data files, data structures, and the like, alone or in combination. The program instructions recorded on the medium may be those specially designed and constructed for the embodiments or may be available to those skilled in the art of computer software. Examples of computer-readable media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tape; optical media such as CD-ROMs and DVDs; magnetic media such as floppy disks; Magneto-optical media, and hardware devices specifically configured to store and execute program instructions such as ROM, RAM, flash memory, and the like. Examples of program instructions include machine language code such as those produced by a compiler, as well as high-level language code that can be executed by a computer using an interpreter or the like. The hardware device may be configured to operate as one or more software modules to perform the operations of the embodiments, and vice versa.

이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다는 것을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.As described above, the present invention has been described with reference to particular embodiments, such as specific elements, and specific embodiments and drawings. However, it should be understood that the present invention is not limited to the above- Those skilled in the art will appreciate that various modifications and changes may be made thereto without departing from the scope of the present invention. Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .

Claims (21)

제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 제1 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행하여 상기 제1 k-공간 영상을 언더샘플링하는 언더샘플링부; 및
상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하고, 상기 출력된 자기공명 영상에 기초한 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 공간 영상에 대응되는 영역을 상기 제1 k-공간 영상에 기초하여 상기 제2 k-공간 영상을 보정하여 제3 k-공간 영상을 생성하며, 상기 제3 k-공간 영상에 기초한 자기공명영상을 획득하는 자기공명영상복원부를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
Spatial image, performing a full sampling on a first region corresponding to a center of the first k-space image, performing under sampling on a second region excluding the first region in the first k-space image, An undersampling unit for undersampling the spatial image; And
And outputting a magnetic resonance image based on the first k-space image through a previously learned neural network, and generating an area corresponding to the first spatial image in a second k-space image based on the output magnetic resonance image, Space image, and generating a third k-space image by correcting the second k-space image based on the first k-space image, and acquiring a magnetic resonance image based on the third k- ,
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제1항에 있어서,
상기 자기공명영상복원부는,
상기 제1 k-공간 영상을 변환하여 제1자기공명영상을 획득하는 제1영상변환부;
상기 제1자기공명영상을 입력받아 상기 학습된 신경망을 통해 제2자기공명영상을 획득하는 제1영상복원부;
상기 제2자기공명영상을 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 제2영상변환부;
상기 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 k-공간 영상과 겹치는 부분을 상기 제1 k-공간 영상으로 대치하는 보정을 통해 상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 제2영상복원부; 및
상기 제3 k-공간 영상을 변환하여 복원된 자기공명영상을 획득하는 제3영상변환부를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the MRI reconstruction unit comprises:
A first image transform unit for transforming the first k-space image to obtain a first MRI image;
A first image reconstruction unit that receives the first MRI image and acquires a second MRI image through the learned neural network;
A second image conversion unit for converting the second MRI image to acquire the second k-space image;
A second image reconstruction unit for generating the third k-space image by correcting a portion overlapping the first k-space image with the first k-space image in the second k-space image; And
And a third image transformer for transforming the third k-space image to obtain a reconstructed magnetic resonance image,
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제2항에 있어서,
상기 제1영상변환부 및 상기 제3영상변환부는 푸리에 역변환을 이용하고, 상기 제2영상변환부는 푸리에 변환을 이용하는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the first image transform unit and the third image transform unit use a Fourier transform and the second image transform unit uses a Fourier transform.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제1항에 있어서,
상기 제1영상복원부는,
자기공명영상에 대응하는 k-공간 영상의 중심 영역을 풀샘플링하고 상기 k-공간 영상의 나머지 영역을 언더샘플링한 k-공간 영상으로부터 변환된 레퍼런스 자기공명영상을 입력값으로 하고 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상으로부터 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습되어 있는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first image reconstructing unit comprises:
A center area of a k-space image corresponding to a magnetic resonance image is sampled and a reference magnetic resonance image transformed from a k-space image obtained by undersampling the remaining area of the k-space image is used as an input value, - a magnetic resonance image transformed from a spatial image is learned in advance with a label,
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제1항에 있어서,
상기 제1 영역은 상기 제1 k-공간 영상의 중심 3% ~ 8%에 해당하는 영역으로 설정되는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the first region is set to an area corresponding to 3% to 8% of the center of the first k-space image.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제1항에 있어서,
상기 제2 영역에 수행되는 언더샘플링은 적어도 네 개의 라인당 하나의 라인을 선택하여 인코딩을 수행하는 언더샘플링인 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the undersampling performed in the second area is undersampling for performing encoding by selecting one line for at least four lines.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제1항에 있어서,
상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 영역을 상기 제1영역으로 설정하고, 나머지 영역을 상기 제2 영역으로 설정하는 영역 설정부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising an area setting unit setting an area corresponding to the center of the first k-space image as the first area and setting the remaining area as the second area.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
고해상도 입력 영상을 k1 개의 제1 필터를 이용하여 nk1개의 저해상도 입력 영상을 생성하는 분해부;
상기 nk1개의 저해상도 입력 영상에 따라 대응하는 신경망을 적용하여 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 학습부; 및
상기 k2개의 저해상도 출력 영상을 k2개의 제2 쌍필터를 이용하여 고해상도 출력 영상을 생성하는 복원부를 포함하고,
상기 고해상도 입력 영상은 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상을 변환하여 생성되며,
상기 k2개의 제2 쌍필터는, 상기 신경망의 학습을 위한 레퍼런스 고해상도 라벨 영상을 nk2개의 저해상도 라벨 영상으로 생성하는 k2개의 제2 필터에 대한 쌍필터인 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
A decomposition unit for generating nk1 low-resolution input images using k1 first filters;
A learning unit for generating nk2 low-resolution output images by applying corresponding neural networks according to the nk1 low-resolution input images; And
And a reconstruction unit for generating k2 low-resolution output images by using k2 second-pair filters,
Wherein the high-resolution input image performs full sampling on a first region corresponding to a center of the k-space image, and performs k-space on the k-space image by performing undersampling on a second region excluding the first region, Image,
Wherein the k2 second pair filters are pair filters for k2 second filters that generate reference high resolution label images for learning of the neural network into nk2 low resolution label images.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제8항에 있어서,
상기 학습부는,
레퍼런스 고해상도 입력 영상에 상기 k1개의 필터를 n번 반복하여 생성된 n1 개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상을 심층학습을 통해 얻은 결과가 nk2개의 레퍼런스 저해상도 라벨 영상이 되도록 학습된 신경망을 포함하고,
상기 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상은 고해상도 라벨 영상에 대해서 상기 k2개의 필터를 n번 반복하여 생성된 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
And a neural network in which n1 reference low resolution input images generated by repeating the k1 filters n times in a reference high resolution input image are nk2 reference low resolution label images obtained through depth learning,
Wherein the nk2 reference low resolution label images are generated by repeating the k2 filters n times for a high resolution label image.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
제8항에 있어서,
상기 학습부는,
상기 k1개의 저해상도 입력 영상 중 제1 저해상도 입력 영상에 대응하는 신경망과 상기 k1개의 저해상도 입력 영상 중 제2 저해상도 입력 영상에 대응하는 신경망이 서로 다른 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein,
Wherein the neural network corresponding to the first low-resolution input image among the k1 low-resolution input images and the neural network corresponding to the second low-resolution input image among the k1 low-resolution input images are different from each other.
Magnetic Resonance Imaging System Using Learning.
상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 제1 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행하여 상기 제1 k-공간 영상을 언더샘플링하는 단계;
상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하는 단계;
상기 출력된 자기공명 영상에 기초한 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 공간 영상에 대응되는 영역을 상기 제1 k-공간 영상에 기초하여 상기 제2 k-공간 영상을 보정하여 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계; 및
상기 제3 k-공간 영상에 기초한 자기공명영상을 획득하는 단계를 포함하는, 학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
Performing a full sampling on a first region corresponding to a center of the first k-space image, performing under sampling on a second region excluding the first region in the first k-space image, sampling the k-space image;
Outputting a magnetic resonance image based on the first k-space image through a pre-learned neural network;
The second k-space image is corrected based on the first k-space image in an area corresponding to the first spatial image in a second k-space image based on the output magnetic resonance image, Generating an image; And
And acquiring a magnetic resonance image based on the third k-space image.
제11항에 있어서,
상기 제1 k-공간 영상에 기초한 자기공명 영상을 사전에 학습된 신경망을 통해 출력하는 단계는,
상기 제1 k-공간 영상을 변환하여 제1자기공명영상을 획득하는 단계; 및
상기 제1자기공명영상을 입력받아 상기 학습된 신경망을 통해 상기 제2자기공명영상을 획득하는 단계를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
12. The method of claim 11,
The step of outputting a magnetic resonance image based on the first k-space image through a pre-learned neural network includes:
Transforming the first k-space image to obtain a first MRI image; And
And acquiring the second magnetic resonance image through the learned neural network by receiving the first magnetic resonance image,
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제12항에 있어서,
상기 제1 자기공명영상을 획득하는 단계는,
상기 제1 k-공간 영상을 푸리에 역변환하여 상기 제1자기공명영상을 획득하는 단계를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
13. The method of claim 12,
Wherein acquiring the first magnetic resonance image comprises:
Space image; and inversely transforming the first k-space image to obtain the first magnetic resonance image.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제11항에 있어서,
상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계는,
상기 출력된 자기공명 영상을 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계; 및
상기 제2 k-공간 영상에서 상기 제1 k-공간 영상과 겹치는 부분을 상기 제1 k-공간 영상으로 대치하는 보정을 통해 상기 제3 k-공간 영상을 생성하는 단계를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the generating the third k-space image comprises:
Transforming the output MRI image to obtain the second k-space image; And
Generating a third k-space image by correcting a portion of the second k-space image that overlaps the first k-space image with the first k-space image.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제14항에 있어서,
상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계는,
상기 출력된 자기공명 영상을 푸리에 변환하여 상기 제2 k-공간 영상을 획득하는 단계를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
15. The method of claim 14,
Wherein acquiring the second k-space image comprises:
And acquiring the second k-space image by Fourier transforming the output MRI image.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제11항에 있어서,
상기 사전에 학습된 신경망은,
자기공명영상에 대응하는 k-공간 영상의 중심 영역을 풀샘플링하고 상기 k-공간 영상의 나머지 영역을 언더샘플링한 k-공간 영상으로부터 변환된 레퍼런스 자기공명영상을 입력값으로 하고, 레퍼런스 풀샘플링된 k-공간 영상로부터 변환된 자기공명영상을 라벨로 하여 사전에 학습되어 있는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
12. The method of claim 11,
Wherein the pre-learned neural network comprises:
Sampling a center region of a k-space image corresponding to a magnetic resonance image and converting a reference magnetic resonance image converted from a k-space image obtained by undersampling the remaining region of the k-space image into an input value, and a magnetic resonance image transformed from the k-space image is learned in advance with the label.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제11항에 있어서,
상기 제1 k-공간 영상의 중심에 해당하는 영역을 상기 제1영역으로 설정하고, 나머지 영역을 상기 제2 영역으로 설정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
12. The method of claim 11,
Further comprising setting an area corresponding to the center of the first k-space image as the first area and setting the remaining area as the second area.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
k-공간 영상의 중심에 해당하는 제1영역에 대해서는 풀샘플링을 수행하고, 상기 k-공간 영상에서 상기 제1영역을 제외한 제2영역에 대해서는 언더샘플링을 수행한 k-공간 영상을 변환하여 고해상도 입력 영상을 생성하는 단계;
상기 고해상도 입력 영상을 k1 개의 제1 필터를 이용하여 nk1개의 저해상도 입력 영상을 생성하는 분해하는 단계;
상기 nk1개의 저해상도 입력 영상에 따라 대응하는 신경망을 적용하여 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 단계; 및
상기 nk2개의 저해상도 출력 영상을 nk2개의 제2 쌍필터를 이용하여 고해상도 출력 영상을 생성하는 단계를 포함하고,
상기 k2개의 제2 쌍필터는, 상기 신경망의 학습을 위한 레퍼런스 고해상도 라벨 영상을 nk2개의 저해상도 라벨 영상으로 생성하는 k2개의 제2 필터에 대한 쌍필터인 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
space image is transformed into a k-space image by performing full sampling on a first region corresponding to the center of the k-space image, and a k-space image obtained by performing undersampling on the second region excluding the first region in the k- Generating an input image;
Decomposing the high-resolution input image into nk1 low-resolution input images using k1 first filters;
Generating nk2 low-resolution output images by applying a corresponding neural network according to the nk1 low-resolution input images; And
And generating a high-resolution output image using the nk2 second-pair filters of the nk2 low-resolution output images,
Wherein the k2 second pair filters are pair filters for k2 second filters that generate reference high resolution label images for learning of the neural network into nk2 low resolution label images.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제18항에 있어서,
상기 신경망은,
레퍼런스 고해상도 입력 영상에 상기 k1개의 필터를 n번 반복하여 생성된 nk1개의 레퍼런스 저해상도 입력 영상을 심층학습을 통해 얻은 결과가 nk2개의 레퍼런스 저해상도 라벨 영상이 되도록 학습되고,
상기 nk2개의 레퍼런스 저해상도 레이블 영상은 고해상도 라벨 영상에 대해서 상기 k2개의 필터를 n번 반복하여 생성된 것을 특징으로 하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
19. The method of claim 18,
The neural network,
The nk1 reference low resolution input images generated by repeating the k1 filters n times in the reference high resolution input image are learned so as to become nk2 reference low resolution label images obtained through the deep learning,
Wherein the nk2 reference low resolution label images are generated by repeating the k2 filters n times for a high resolution label image.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제18항에 있어서,
상기 nk2개의 저해상도 출력 영상을 생성하는 단계는,
상기 nk1개의 저해상도 입력 영상 중 제1 저해상도 입력 영상에 대응하는 제1 신경망을 적용하는 단계; 및
상기 nk1개의 저해상도 입력 영상 중 제2 저해상도 입력 영상에 대응하는 제2 신경망을 적용하는 단계를 포함하는,
학습을 이용한 자기공명영상 복원 방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the step of generating the nk2 low-
Applying a first neural network corresponding to a first low-resolution input image among the nk1 low-resolution input images; And
And applying a second neural network corresponding to a second low resolution input image of the nk1 low resolution input images.
Magnetic resonance image reconstruction method using learning.
제11항 내지 제20항 중 어느 한 항의 자기공명영상 복원 방법을 수행하는 프로그램이 기록된 컴퓨터 판독 가능한 기록매체.A computer-readable recording medium on which a program for performing the magnetic resonance image reconstruction method according to any one of claims 11 to 20 is recorded.
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