1.基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,所述方法包括:基于图像块间的自相似性构造聚类正则项;
基于聚类正则项和低秩分解去噪方法,建立图像去噪模型;
对图像去噪模型进行优化,基于优化后的图像去噪模型对图像进行去噪处理;
对于一副图像x,有重叠地将x分成同等大小,数量为m的图像块,并将这些图像块组成一个大小为m的图像块集合Rx=(R1x,…Rix,…,Rmx),其中Rix表示由图像x中的第i个图像块所构成的矩阵;将Rx用由K个高斯分布组成的高斯混合模型来表示,Rix出现的概率被定义为K个高斯分布的权重和:其中,Θ=(w1,w2,…,wK,μ1,μ2,…,μK,Σ1,Σ2,…,ΣK)是高斯混合模型的参数空间,wk为第k个高斯分布所占的权重且wk满足 μk为均值,Σk为协方差矩阵;pk(Rix|uk,Σk)描述了第k个的高斯分布的密度函数,其表达式如下:其中,c为归一化常数;
用类标签C=(c1,c2,…,cm),ci∈{1,2,…,K}来标示图像块Rix所属的高斯类;p(Rix,ci=k|Θ)表示参数空间Θ下,Rix(i=1,…,m)属于第k类的概率;假定图像块Rix与图像块Rjx(i,j=1,…,m且i≠j)之间是相互独立的,则图像块聚类似然项为:利用对数性质,上式两边取对数,可得图像块聚类正则项:其中,Rix表示由图像x中的第i个图像块所构成的矩阵; 为第ci个高斯类的权重, 为第ci个高斯类的均值以及协方差矩阵; 描述了第ci个的高斯分布的密度函数;
设Zk为低秩矩阵,Nk为噪声矩阵,将 作低秩分解:通过最小化后延能量来求解低秩最小化问题,达到去噪目的:其中,τ是正常数,σ是噪声标准差; 是聚类后第k个高斯类中所有图像块构成的矩阵;||Zk||*和 分别为Zk的核范数和 的F‑范数。
2.根据权利要求1所述的基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,对于含有高斯白噪声的图像噪声模型为:y=x+n (7)
其中,y为观测到的噪声图像矩阵,x为清晰的原始图像矩阵,n为噪声矩阵;
基于图像自相似性构造的聚类正则项来提升低秩去噪性能,建立的目标函数如下:其中,λ为正常数;σ是噪声标准差; 为清晰图像,类标签和低秩矩阵的估计值;
为数据保真项;logp(Rx,C|Θ)为聚类正则项; 为K个高斯类的最小后延能量和。
3.根据权利要求1所述的基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,将目标函数转化为目标图像x、类标签C和低秩矩阵Zk三个方程的联立求解:0
和 通过交替最优化方法求解,初步估计图像,用y初始化图像x ;其中,y为观测0
到的噪声图像,x为第0次迭代的清晰图像。
4.根据权利要求3所述的基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,在第l次循环中:
l l
固定x,求解C:
l l‑1
其中,x 表示x第l次的迭代值; 表示类标签第l次的迭代值;Rixl‑1 l‑1
表示第i个图像块在第l‑1次中的迭代值;p(k|Rix )表示Rix 属于第k个高斯类的概率;
l‑1
表示Rix 在k个高斯类中现的总概率。
5.根据权利要求3所述的基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,在第l次循环中:
l l
固定C,求解Zk:
l‑1
其中, 是Zk迭代l次的估计值;Zk 是Zk第l‑1次迭代值; 是由第l‑1次迭代中属l‑1
于第k个高斯类中的图像块向量化叠在一起构成的矩阵; 是Zk 的核范数;式(14)的T
核范数最小化问题用权重核范数最小化方法优化求解,令σj(Zk)是Zk的第j个奇异值,UΣV是 的奇异值分解,则:
其中,diag(α)是取出α对角线上的值;αj是α中的元素, 为 中第j‑16
个奇异值所占权重,ε=10 避免分母为零;τ为正常数。
6.根据权利要求3所述的基于图像块自相似性先验的核磁共振图像去噪方法,其特征在于,在第l次循环中:
l l+1
固定Zk,求解x :
二次优化问题由如下等式求解:其中, 是由第l次迭代中属于第k个高斯类中的图像块向量化叠在一起构成的矩阵;
是 的转置矩阵;I为单位矩阵。