压缩感知磁共振成像算法及实现

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1、ｓＩ赚《丢带Ｍ：專祖硕±学位论文Ｉ＂哈；（ｆ饼誦．圍．压缩感知磁共振成像算法及实现作者巧名乔倩倩！指就师姓名、职務王勇副教授Ｉ学校代码１０７０１学号１３０２１２１１７５分类号ＴＰ７５密级公开西安电子科技大学硕壬学位论文压缩感知磁共振成像算法及实现作者姓名：乔倩倩一级学科：控制科学与工程二级学科：系统工程学位类别：工学硕±指导教师姓名、职称：王勇副教授学院：电子工程学院提交日期：２０１５年１２月CompressedSensin

2、gMagneticResonanceImagingAlgorithmsandImplementationAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartialfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinSystemsEngineeringByQiaoQianqianSupervisor:WangYongAssociateProfessorNovember2015西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声

3、明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加１＾＾示注和致谢中所罗列的内容封外，论文中不包含其他人己经发表或撰写过的研巧成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料一。与我同工作的同事对本研巧所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明井表示了谢意。一学位论文若有不实之处，本人承担切法律责任。．本人签名：训；日期啼飾叫西安电子科技大学关于论文使用巧权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在

4、校攻读学位期间论文工作的知识产权属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文，；学校可Ｗ公布论文的全部或部分内容允许采用影、。印缩印或其它复制手段保存论文同时本人保证，获得学位后结合学位论文研巧成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位论文在＿年解密后适用本授权书。本人豁名：导师豁名：—＾日期：日期：摘要摘要近年来，压缩感知理论一直处于研究前沿，它是一种充分利用信号稀疏性的全新的信号采样理论。其优势体现在信号测量的数据量远小于传统奈奎斯特采样所获得的测量值的数据量。压

5、缩感知理论已经在信息论、医学磁共振成像处理、模式识别、无线通信等若干领域得到广泛的应用。稀疏信号重构是压缩感知研究的核心问题，特别是在医学磁共振成像领域，因为其存在噪声和伪影的问题，导致磁共振成像的重构质量受到限制，而压缩感知理论可以很好的解决这个问题，因此，压缩感知磁共振成像算法具有一定的理论意义和实用价值。首先，本文介绍了压缩感知理论的应用背景和基础知识，阐述了磁共振成像的基本原理，针对磁共振成像的不足，引入了结合压缩感知理论的磁共振成像算法。然后，本文分析了三个典型的压缩感知磁共振成像算法：梯度投影法（GPSR）、两步迭代收缩阈值法（T

6、WIST）和部分傅立叶重构算法（RecPF）。以GPSR为代表的传统的重构算法，因其重构质量较差且局部区域存在较多噪点，本文分析了结合全变分（TV）模型的TWIST算法。该算法的重构结果中局部区域存在少量噪点，仍无法较准确的重构图像，针对此问题，本文又分析了以交替迭代法（ADM）为核心的RecPF算法理论。在此基础上，本文把广义全变分（TGV）模型引入到交替方向乘子法（ADMM）中以提高重构质量，并将该方法与已有的GPSR，TWIST和RecPF算法进行仿真实验和对比分析，验证了结合TGV模型的ADMM算法的有效性。该算法改进了脑图像的重构质

7、量和峰值信噪比，减少了相对误差，对于分辨率高、细节丰富的脑图像，重构后的纹理和细节相对比较清晰。对比RecPF和ADMM算法的仿真结果，表明随着采样率的降低，ADMM算法具有较强的鲁棒性，其重构质量相对比较稳定。最后，为了进一步学习和研究，本文研究了图形用户界面（GUI）的基本功能，并针对本文算法设计了相关的GUI，实现了相关算法的基本功能和直观对比。从用户体验角度，GUI设计实现了交互界面的美观化和人性化，体现了其方便性和适用性。关键词：压缩感知理论，重构算法，磁共振成像，图形用户界面设计IABSTRACTABSTRACTCompresse

8、dSensingtheoryisalwaysattheforefrontofresearchinrecentyears,itisanewinformationsam