磁共振图像后处理算法设计

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核磁数据处理方法

核磁数据处理方法

核磁数据处理方法引言概述:核磁共振(NMR)是一种重要的分析技术,广泛应用于化学、生物医学等领域。

在进行核磁实验后,我们需要对所得到的数据进行处理和分析,以获得有关样品的结构和性质信息。

本文将介绍一些常用的核磁数据处理方法。

一、基线校正1.1 基线的概念和作用基线是指在核磁信号中没有被样品产生的信号,但可能由于仪器噪声等因素而引入的信号。

基线的存在会对数据的准确性和可靠性造成影响,因此需要进行基线校正。

1.2 基线校正方法(1)多项式拟合法:将基线拟合为一个多项式曲线,然后将其从原始数据中减去,以消除基线的影响。

(2)小波变换法:利用小波变换将信号分解为不同频率的子信号,然后通过滤波去除基线。

(3)自适应滤波法:根据信号的特点,自动选择合适的滤波器进行基线校正。

二、峰识别和积分2.1 峰的识别峰是指核磁信号中的突出部分,代表了样品中不同核的存在。

峰的识别是核磁数据处理的重要一步,可以通过以下方法进行:(1)阈值法:设定一个阈值,将超过阈值的信号认为是峰。

(2)峰形拟合法:将峰拟合为一个特定的函数形式,通过拟合参数来确定峰的位置和形状。

(3)峰面积法:通过计算峰下面积来确定峰的存在和强度。

2.2 峰的积分峰的积分是指计算峰下面积的过程,可以用于定量分析。

常用的积分方法有:(1)矩法:将峰下面积转化为矩的计算,通过积分矩计算峰的面积。

(2)峰高法:通过测量峰的最大高度和宽度来计算峰下面积。

(3)内标法:将待测峰的面积与内标峰的面积进行比较,从而获得定量结果。

三、谱线拟合3.1 谱线的特点谱线是核磁信号在频率轴上的分布,代表了样品中不同核的化学位移和耦合关系。

谱线的拟合是核磁数据处理中的一项重要任务。

3.2 谱线拟合方法(1)高斯拟合法:将谱线拟合为高斯函数,通过拟合参数来确定谱线的位置和形状。

(2)洛伦兹拟合法:将谱线拟合为洛伦兹函数,适用于拟合具有对称峰形的谱线。

(3)Voigt拟合法:将谱线拟合为Voigt函数,综合了高斯和洛伦兹函数的特点,适用于拟合具有非对称峰形的谱线。

磁共振图象质量参数及其控制课件

磁共振图象质量参数及其控制课件
总结词
图像重建算法是影响磁共振图像质量的关键因素之一。
详细描述
重建算法用于将原始数据转化为最终的图像。为了获得高质量的磁共振图像,需 要采用先进的重建算法,如反投影算法、傅里叶重建算法和迭代重建算法等。此 外,还可以通过优化算法参数和提高计算效率来提高图像质量。
• 磁共振成像原理简介 • 磁共振图像质量参数
• 磁共振图像质量影响因素及改进措施
CHAPTER
磁共振成像的基本原理
磁共振成像基于原子核的磁性 性质,通过外加磁场影响原子 核的排列和旋转,进而产生信号。
这些信号可以转化为图像,显 示出人体内部结构和功能。
磁共振成像技术利用了磁场和 射频脉冲的组合,对人体无创 伤、无辐射。
非线性动态范围
图像中信号强度变化的范围,通常用于描述灰度级的显示范围。
CHAPTER
硬件控制方法
磁场均匀性
通过调整磁场线圈的电流, 确保磁场在扫描过程中保 持均匀,从而提高图像质量。
射频线圈性能
选用高性能的射频线圈, 确保信号采集的准确性和 稳定性。
梯度磁场性能
优化梯度磁场的性能,提 高图像的空间分辨率和对 比度。
信噪比
信号强度
图像中感兴趣组织的信号强度。
背景噪声
图像背景中的随机噪声。
动态范围
图像中能够表示的最大和最小信号强度的比值。
伪影
01
02
03
运动伪影
由于患者移动造成的图像 失真。
化学位移伪影
由于不同组织化学环境差 异造成的图像失真。
截断伪影
由于信号饱和造成的图像 失真。
动态范围
线性动态范围
图像中能够表示的最大和最小信号强度的比值。
综合评价标准

核磁数据处理方法

核磁数据处理方法

版本Mestrec 351 与Mestrec 317 操作相同, 如下:打开fid 法1: <File> / <Import Spectra> 某氢谱<xxx.fid><fid><打开>其中Select File Type 为Automatic, 软件自动选择仪器型号.法2: <File> / <Open>Select File Type 为All Files. 打开后找左下角fid 文档.傅立叶转换(wft)法1: 快捷图标(FT) 的Full FT (<Process> / <Full FT>)法2: 快捷图标(FT) 的Fourier Transform(<Process> / <Fourier Transform> <Apply Along t> (应用于需要改size 数值时)调相位(ph)法1: 自动: 快捷图标(靠左多选相位图标) <Automatic Phase APT>(或自<Process> / <Phase Correction> <Automatic Phase APT>)法2: 手动: 快捷图标(靠右单选相位图标)(或自<Process> / <Phase Correction> <Phase Correction>)出现小框, <More>, 点Biggest 框, 出现手图标后移动到某峰,旋转粗调或按左右细调0 级(全动), 1 级(本身不动) 相位, <OK>调谱图高度(vp)鼠标在谱图基线处, 出现手图标后上下拉动.调峰高(vs)法1: 按鼠标的中间滚轴法2: 快捷+ - 图标(<View> / <Increase Intensity> 或<Decrease Intensity>)定标(reference)快捷图标TMS (<Tools> / <Reference>), 点TMS (或某已知峰, 拉动出现重叠粉线),<TMS > (或输入数值), <OK>定范围(Expand)快捷图标放大镜(<View> / <Zoom> <Zoom In>), 在标尺下拉框10.2 ~ -0.2 ppm若失误欲回全谱: <View> / <Zoom> <Full Spectrum> (or 快捷图标: Full).显示峰值(th / dpf)1. 快捷图标: 三小峰图(<Tools> / <Peak Picking> <Peak Picking>)按左键拉范围,. 化学位移值出现于峰顶.2. 显示特小峰: <Tools> / <Peak Picking> <Peak by Peak> 挑选.3. 删除全部: <Tools> / <Peak Picking> <Delete all peaks>删除个别峰值: <Tools> / <Peak Picking> <List Peaks>, 自出现的数字表中删除.存谱(svf)<File> <Save> 随时存谱以防万一基线校正(bc)<Process> / <Baseline> <Full Auto> 建议在积分前操作, 有利于积分的准确.积分(int) (cz) (resets)1. 快捷图标: 小积分图(<Tools> / <Integration><Integrate>)2. 先全部积分: 按左键拉框, 得整积分线调整积分大小: 出现手图标直接上下拉动调整位置高度: 出现手图标按control 键上下拉(^ 拉)(或点右键, 由<Integration Manager> 上下拉较快)3. 切积分线: 以全积分线为背景参考, 对每峰逐一拉小框.4. 删除背景积分线: 对准某积分线, 点右键<Delete>定积分值(set int)选某积分线, 出现手图标后点右键, <Integration Manager>, 给新积分值.细看部分(inset)1. <Edit> / <Copy> <Copy Spectrum> (或^C), 之后<Paste>, 出现2 重叠图.2. 调整上层图: 框大小, 高度; 以zoom 放大某峰(分几次), 峰高(滚轴), 去掉积分.a. 去图框线: 空白处, 点右键选<Properties>,<Spectrum>,自Spectrum Borders<Set>, <Presets None>, <OK>b. 去XY 轴线: 鼠标分别在X 与Y 轴, 右键, 去除<Scale>.c. 调整峰高低: 点+ / - 图标.d. 放大: <Zoom>, 拉框放大某峰, 可分几次处理.3. 放大第二部分快速法:拷贝刚处理好的小图, 点<Panning> 快捷图标, 移动显示其它峰.命名(text)1. 点快捷图标: A 字图(or 右键<Add Text Comment), 输入名字, 调整字体, 大小.2. 若换行按^Enter (按control 回车)3. 修改内容: 对准字图, 按右键给结构图自Chemwindow 或Chemdraw 拷贝结构图入. (配合背景颜色, 例如转换成红色)打印(pl)先<Print Preview>, 之后<Print>存入Words 1. <Edit> / <Copy> <Copy Metafile to Clipboard>, paste 到words 中, 得一般黑白谱.2. <Edit> / <Copy> <Copy Bitmap to Clipboard>, paste去卷积(未分开峰处理)0. 将没分开的峰进行理论区分, 得较精确积分比.1. <Tools> / <Line Fitting> <Select Peak>2. 点各峰(自峰顶or 标尺), 出现理论单峰.a. 删除: <Delete Peak>b. 全删: <Delete All>c. 移动选择峰: 小框左上的左右箭头, 选定的峰呈现绿色.3. <Perform Fit> 若花时太久取消, 按ESC.4. <Show Report>, <Copy> 可粘贴到Words 或Excels.5. 看处理后谱: 小框中的<Create Spectrum>备注1. 熟悉后, 可以充分使用快捷图标.2. 操作后, 需取消(由快捷图标不再凹下) 该指令, 才好继续下个指令操作.Integration Manager 出现Integration Manager 小框数法: (得在积分指令下)1. 按右键选择2. 在积分线附近, 出现手图标后点击二下3. <Tools> / <Integration> <Integration Manager>4. 自积分快捷图标选择Properties 用途: 更改各种设置(颜色, 边框), 出现Properties 小框数法:1. 空白处, 左键点击2 下2. 空白处, 点右键选<Properties>3. <Options> / <Properties>Default 1. 自上述<Properties>的Prefenences 框, 更改各种设置(颜色, 边框) 后,<Default> <OK>2. 建议不要随便更改, 考虑以后处理2D 谱图还原困扰.Full Screen <View> / <Full Screen> 出现全屏; 取消按ESC.其它有意思指令1. 曲线缓和Smooth (<Process> / <Smooth>): 相当于lb, 可使噪音线变小.2. 解谱参考: <Tools> <Peak Picking> <Show 1H Chemical Shift correlations>临时复制1. 先copy 到新文档做练习: ^C, <File New>, ^V. 切换: 选左下角fid 谱图.2. 复制Clone (<Advance> <Colone Selected Spectrum>): 可应用做"暂存"比较(Mestrec23)比较Mestrec23, Mestrec317, Mestrec351:1. Mestrec351 和Mestrec317 基本操作相同.但似乎没有笔擦?2. Mestrec23 的缺点:缺default 的指令? 存谱完全保留困难? 没有undo 指令?Words 文档谱图显示不了ppf?。

核磁共振成像原理及图像重建方法

核磁共振成像原理及图像重建方法

核磁共振成像原理及图像重建方法核磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种利用磁场和无害的无线电波产生高分辨率、高对比度、三维解剖图像的医学影像技术。

它通过探测人体内的核磁共振信号,生成具有空间分辨能力的图像,为医生提供可视化的解剖结构和生理功能信息。

本篇文章将介绍MRI的原理及图像重建方法,以帮助读者深入了解MRI技术的基本原理和应用。

MRI的原理基于原子核的磁共振现象。

原子核具有自旋运动和相应的磁矩,在外加静磁场的作用下,原子核的磁矩会沿着静磁场方向取向。

当施加一弱的高斯磁场同时加上垂直于静磁场的无线电频率脉冲,原子核的磁矩会被扰动,其取向会发生变化。

一旦取消无线电频率脉冲,原子核的磁矩将重新恢复到原来的取向。

这种恢复会产生电磁感应信号,被称为自发发射信号。

这个信号随时间演化,可以记录下来并用于重建图像。

MRI图像的重建是通过对磁共振信号的采集、处理和分析来实现的。

首先,需要提供一个均匀的静态磁场,通常使用超导磁体来产生高强度的匀强磁场。

其次,在静磁场中放置患者,使其体内的原子核磁矩取向与静磁场一致。

然后,通过使用线圈发射脉冲磁场,使原子核的磁矩发生扰动,并记录自发发射信号。

图像重建的第一步是对采集的原始数据进行采样。

MRI使用一组线圈阵列来接收磁共振信号,这些信号代表了人体各个位置的原子核磁矩的状态。

采样过程中需要考虑空间分辨率和信噪比的平衡。

较高的空间分辨率可以提供详细的解剖信息,但信噪比可能较低;而较高的信噪比可以提高图像质量,但空间分辨率可能降低。

在数据采样后,需要对采集到的信号进行图像重建。

图像重建的关键是解决逆问题,即从有限的采样点恢复出连续的图像。

常见的图像重建方法包括快速傅里叶变换、滤波和插值技术。

其中,快速傅里叶变换是一种将信号从时域转换到频域的方法,可以在频域上对信号进行分析和处理。

滤波技术可以通过去除高频噪声和增强图像细节来提高图像质量。

磁共振序列重建的介绍

磁共振序列重建的介绍

磁共振序列重建的介绍
磁共振序列重建是磁共振成像(MRI)过程中的一个重要环节,它涉及到从采集的原始数据中提取图像信息,并通过一系列算法处理得到最终的图像。

这个过程对于确保图像质量、提高诊断准确性以及优化扫描时间等方面都具有重要意义。

在磁共振成像中,原始数据是在K空间(频域空间)中采集的,通过梯度线圈和射频线圈等器件进行信号采集。

然后,需要通过重建算法将这些原始数据转换为我们能够理解的图像信息。

这个过程就是磁共振序列重建。

磁共振序列重建的方法有很多种,其中一些主要的重建技术包括:部分傅里叶重建、并行成像方法和基于压缩感知(CS)理论的重建算法等。

1. 部分傅里叶重建是最早的核磁共振重建方法之一,但它存在一些缺点,如算法过程缓慢、重建效果一般、伪影较严重等,因此在临床应用中较少使用。

2. 并行成像方法是目前在临床应用中最广泛的重建方法之一。

这种方法主要分为两类:一类是在图像域来分离混叠的伪影,主要代表算法是SENSE和PILS等;另外一类是在K空间解混叠,然后再通过反傅里叶变换到图像域。

3. 基于压缩感知(CS)理论的重建算法是近年来发展最快,也是最主要的一类方法。

这种方法利用了动态磁共振图像序列数
据中的空间和时间冗余性,以及可自由设计的傅里叶变换域采样方式,非常符合CS理论中的“稀疏性”和“不相关性”要求。

此外,CS重建理论还有着灵活的建模方式和仍然巨大的改进空间。

总的来说,磁共振序列重建是一个复杂的过程,需要根据具体的扫描需求和设备条件选择合适的重建方法。

随着技术的不断发展,未来还可能会有更多新的重建方法出现,以进一步提高磁共振成像的质量和效率。

医学影像处理中磁共振图像配准技术的应用教程与对齐准确性评估

医学影像处理中磁共振图像配准技术的应用教程与对齐准确性评估

医学影像处理中磁共振图像配准技术的应用教程与对齐准确性评估磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging,MRI)是一种非侵入性的医学成像技术,广泛应用于疾病的诊断与治疗。

然而,在进行医学影像处理时,经常需要将不同时间点或不同模态的磁共振图像进行对齐,以实现准确的定量分析和比较。

本文将介绍医学影像处理中磁共振图像配准技术的应用教程,并探讨其对齐准确性评估的方法。

首先,我们来了解磁共振图像配准的基本原理。

磁共振图像配准是将两个或多个磁共振图像进行空间上的对齐,使得它们在解剖结构上相互匹配。

简单来说,配准的目标是将不同图像中的相同结构对应起来,从而实现相同位置和尺寸的像素在不同图像中具有相同的空间坐标。

配准技术的基本原理包括特征提取、特征匹配和图像变换。

在磁共振图像配准中,常用的特征提取方法有基于边缘、基于强度和基于特征点等。

基于边缘的方法通过检测图像中的边缘特征,提取结构信息。

基于强度的方法则利用图像中的灰度级信息,提取图像的亮度分布特征。

基于特征点的方法则通过检测图像中的显著特征点,如角点或斑点等,提取唯一标识的特征。

特征匹配是指在两个或多个图像中寻找相同或相似特征,并将其进行匹配。

常用的特征匹配算法有基于相关系数、基于相似度和基于相位等方法。

匹配过程可以利用最小二乘法、RANSAC算法等进行优化,以提高匹配的准确性。

图像变换是将配准前的图像进行变换,使得它们与配准后的图像具有相同的空间坐标。

常见的图像变换方法有刚体变换、仿射变换和非刚性变形等。

在实际的磁共振图像配准应用中,有一些常见的技术和工具可以帮助实现高质量的配准结果。

例如,可以利用现成的图像处理软件,如FSL (FMRIB Software Library)、ANTS(Advanced Normalization Tools)和SPM(Statistical Parametric Mapping)等,它们提供了丰富的配准算法和工具。

dti脑影像处理流程

dti脑影像处理流程

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1. 数据采集。

使用专门的核磁共振 (MRI) 扫描仪采集 dti 数据。

功能磁共振数据处理一般流程

功能磁共振数据处理一般流程

功能磁共振数据处理⼀般流程⼀般基于MATLAB平台使⽤SPM⼯具包进⾏处理。

由于SPM操作较为复杂,不适合批处理,因⽽有很多实验室开发了⼀系列基于SPM的⼯具包,也即开发界⾯,调⽤SPM功能实现操作计算。

具体的⼯具包会再另⼀篇⾥详述。

本部分主要进⾏流程简述。

⼀、预处理0.删除Slice:为了防⽌初期设备不稳定,删除最初的⼏张slice(4-10);不过现在机器都有预热时间,开始试验后都已经进⼊稳定⼯作状态,这步也可不做。

1.时间校正 (slice timing)由于磁共振图像采⽤层层扫描,层与层之间保留⼀定的间隔,但是这也很难避免相邻两个层⾯之间的影响。

为保证采集到数据的准确性及数据的空间分辨率,常采⽤间隔扫描的⽅法,即⾸先采集 1,3,5……层,然后对2,4,6……层进⾏采集。

但⽆论是隔层扫描还是连续扫描,任意两层的采集时间是不相同的,通常采集⼀个体(volume)需要⼀个TR 的时间。

尤其是间隔扫描,这使得连续两层之间相差TR/2的时间。

在进⾏静态磁共振数据处理分析的时候,这样⼀个时间段会产⽣很⼤的影响,需要对每个体的时间进⾏校正,也就是将每个体的所有时间有同⼀个时间点。

||注意:在设置的时候,要检查⼀共扫了多少层,如果是奇数层(如33)顺序应为1:2:33,2:2:32,中间层为33;若是偶数层(如28),则为 2:2:28,1:2:27,中间层为28.2.头动校正(head motion correction)spm 软件对数据的头动处理主要是将第⼀幅图像(?存疑:是否应该是中间层?)作为基准图像,然后通过旋转或平移等刚性变换将时间序列上的其它图像与第⼀幅图像的位置匹配,然后⽤内插值算法对这系列的图像进⾏重新采样。

此步会⽣成头动的位置变化和⾓度变化图,以及头动⽂件,包含六列参数。

3.图像配准(coregister)将⼀个⼈的图像配准到⼀起,如功能像配到本⼈的结构像上。

要求将图像进⾏配准,使得格式⼤⼩统⼀。

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地理与生物信息学院
2012/ 2013 学年 第 二 学期

实 验 报 告
课程名称: 医学成像技术
实验名称:磁共振图像后处理算法设计

班 级 学 号: B10090405
学 生 姓 名: 陈 洁
指 导 教 师: 戴修斌

日 期: 2013 年 5 月
2

一、实验题目:磁共振图像后处理算法设计
二、实验内容:
1.
对图像进行去除噪声操作 ;

2.对图像进行灰度变换操作 ;
三、实验目的:

1.加强下同学们实际的动手编程能力 ;
2.重在体验和过程 ;
四、 实验过程

 实验1:对图像进行去除噪声操作:
1.操作步骤:
1) 对图像加入高斯噪声
2) 使用中值滤波对图像进行去噪处理
3) 模板尺寸设为5×5,也可自己设定
4) 图像边缘缺失部分使用对称方法补足

511416
7181
91

718191

51
1416
1121
31

112131112151147181715111312116148131169191

14718151718171517114819116918116
91

91
3

2. 算法实现流程:
1) 读入图像函数:imread(),中值滤波函数:medfilt2();
 实验2:对图像进行灰度变换操作
1.操作步骤:
1) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[10 250]范围;
2) 原图像灰度范围[50 150]内的像素灰度值转成[20 200]范围;


2.
算法实现流程:

源代码:
clear;clc;
iptsetpref('ImshowBorder','tight');
I = imread('C:\Documents and Settings\nupt\桌面\4.bmp');
J = imnoise(I,'gaussian',0.02,0.02);
K = medfilt2(J,[5,5]);
figure,imshow(I),title('原图');
figure,imshow(J),title('高斯噪声');
figure,imshow(K),title('中值滤波');

f(x, y)
a
m

b

n
g(x, y)





byxfnbyxfamayxfabmnayxfmyxg),(
),( ]),([),( ),(
4

a=50;
b=150;
m=10;
n=250;
c=20;
d=200;
g=zeros(512,512);
f=zeros(512,512);
for x=1:512
for y=1:512
if I(x,y)g(x,y)=m;
else
if I(x,y)>b
g(x,y)=n;
else
g(x,y)=(n-m)/(b-a)*(I(x,y)-a)+m;
end
end
end
end
for x=1:512
for y=1:512
if I(x,y)
f(x,y)=c;
else
if I(x,y)>b
f(x,y)=d;
else
f(x,y)=(d-c)/(b-a)*(I(x,y)-a)+c;
5

end
end
end
end
figure,imshow(g,[]),xlabel('原灰度图像50,150--10,250');
figure,imshow(g,[]),xlabel('原灰度图像50,150--20,200');
3.运行结果:
原图: 高斯噪声:

中值滤波': 原灰度图像50,150--10,250:
6

原灰度图像50,150--20,200:

五.实验小结:
通过这次实验,我了解了磁共振图像后处理算法设计的内容,同时也对matlab
有了更深层次的认识,比如说很多编程的技巧问题,程序的结构设计问题,对于
程序的运行效率非常有帮助。有的时候,编出来的程序,能够运行,但是耗时太
长,也就是说程序没有错,但是不适合实际运行。或者说,对于规模小的问题能
够解决,但是规模大一点的问题就需要很长很长的时间,这就需要对程序的结构
和算法问题进行改进。

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