磁共振成像(MRI)是根据有磁距的原子核在磁场作用下，能产生能级间的跃迁的原理而采用的一项检查技术，MR以其无创性、高软组织对比度等特点，使其可更加准确地发现病变、确定病变性质。

心脏动态磁共振成像， 常用于检查先天性心脏病、缺血性心脏病、心肌病、心包疾病、心脏瓣膜病等。

然而, 由于磁共振成像时间比较长，患者在成像期间会产生自主或非自主的运动，导致图像失真，从而影响了医生诊断，限制了MRI在临床医学中的应用。动态磁共振成像主要用于捕捉组织器官的动态变化或运动过程，对成像速度的要求更高，因此加快成像速度尤其重要。

在磁共振成像中，常通过减少采集的数据量，来提升成像速度。并通过压缩感知理论对未采集到的数据进行重建。

根据压缩感知理论，在同等采样量的情况下, 越稀疏的表示, 图像重建质量越高。因此，本文提出了一种新的联合相邻帧预测 (Joint adjacent-frame prediction, JAFP)，根据动态磁共振成像序列相邻前后帧之间较高的相似性, 分别求解相邻前后帧之间的运动估计，联合预测中间帧图像。同时，利用目标图像序列与预测图像序列的图像差在时间上的拟周期性，增加图像差在时间轴的稀疏约束，建立基于压缩感知的成像模型。JAFP 方法从以下两个方面提升了动态磁共振图像序列的稀疏表示：

1) 联合相邻前后两帧运动估计所得图像的预测效果优于前一帧向后运动估计的图像或后一帧向前运动估计的图像, 因此计算所得的图像差更为稀疏；

2) 在时间域增加稀疏变换，进一步稀疏了图像差信号。

实验结果表明, 该方法有效提升了动态图像序列的稀疏度, 显著改进了重建图像的质量。

引用格式：董家林, 洪明坚, 张海标, 葛永新. 联合相邻帧预测的心脏磁共振电影成像方法. 自动化学报, 2018, 44(3): 490-505. 

链接：http://html.rhhz.net/ZDHXBZWB/html/2018-3-490.htm

作者简介：

董家林，重庆大学软件学院硕士研究生。2015年获得重庆大学学士学位。主要研究方向为磁共振图像重建和光谱分析。E-mail: dongjialin@cqu.edu.cn

洪明坚，重庆大学软件学院副教授。分别于1999年和2002年在重庆大学获得应用数学专业学士和硕士学位，2011年在重庆大学获得仪器科学与技术专业博士学位。主要研究方向为光谱分析和磁共振图像重建。本文通信作者。E-mail: hmj@cqu.edu.cn

张海标，重庆大学软件学院硕士研究生。2014年获得重庆大学学士学位。主要研究方向为动态磁共振成像。E-mail: 15340513044@163.com

葛永新，重庆大学软件学院副教授。分别于2003年和2006年在重庆大学获得信息与计算科学专业学士和运筹学与控制论专业硕士学位，2011年在重庆大学获得计算机科学与技术专业博士学位。主要研究方向为计算机视觉，图像处理和模式识别。E-mail: yongxinge@cqu.edu.cn