扩散张量图像去噪算法研究进展
杨黎明, 王远军

Research Progress of Denoising Algorithms for Diffusion Tensor Images
YANG Liming, WANG Yuanjun
表2 基于传统图像处理的DTI去噪算法比较
Table 2 Comparison of DTI denoising algorithms based on traditional image processing
方法 第一作者 优点 缺点
NLM Kafali[11] 利用多次采集的共享结构,对凸集投影算法在各次采集中聚合的复值输出进行处理;能够有效校正相位误差并保留DWI图像细节. 去噪性能受到块组尺寸的限制.
Liu[13] 使用张量流形来度量扩散张量的相似度,并直接正则化DTI图像;在不模糊图像边界的同时,保留了张量的几何特征,并提高了FA图和纤维束追踪的精度. 处理时间较长;无法去除原始DWI数据产生的背景噪声.
Chen[14] x-q空间对DWI数据去噪;在不模糊图像边缘的同时,准确去除了复杂结构(如高度弯曲的白质结构)中的噪声. 处理时间较长.
Chen[16] 基于图框架变换,充分利用DWI数据的冗余,保留图像的边缘. 需要较大的计算机内存.
PCA Manjón[17] 利用多扩散方向dMRI数据中的冗余,对局部块组奇异值进行阈值化,避免相似块组的搜索过程,减少了处理时间. PCA阈值的选取存在主观性.
Chen[18] 在两个独立的通道中,分别沿扩散维度,对具有扩散匹配特性相位校正后的DWI数据的实分量和虚分量进行去噪. 处理时间较长.
Veraart[19,20] 基于Marchenko-Pastur定律对空间变化的莱斯噪声进行估计,并提出客观的PCA阈值选取方法;利用多扩散方向dMRI数据的冗余. 去噪性能严重依赖数据冗余量;存在噪声假设.
Llordén[24] 在不需要满足Marchenko-Pastur定律假设的同时,充分利用了数据的线性和非线性冗余. 去噪性能依赖核函数.
Olesen[25] 修改Marchenko-Pastur分布,拓宽MPPCA的适用性;利用多维数据固有张量结构的每个维度来表征噪声,并递归估计信号成分,更好地利用多维数据中的冗余. 去噪性能受到块组尺寸的限制;存在噪声假设, 即每个块组中的噪声是独立同分布的.
LRMA Ma[26] 联合VST和OSVS,对幅值dMRI数据去噪;在有效去除噪声和提高SNR的同时,提高了DTI图及交叉纤维估计的精度. 基于VST的噪声估计会高估噪声标准差.
Zhang[28] 通过全局HOSVD预去噪,在一定程度上减少了基于块匹配HOSVD阶段噪声退化对HOSVD基的影响. 去噪性能依赖VST算法;当图像SNR较低时,会引入伪影.
Xu[29] 联合基于HOSVD稀疏约束和莱斯噪声校正模型,直接对每个局部图像块进行去噪,无需VST技术,从原理上解决了伪影问题. 去噪性能依赖参数设置.
Zhao[31] 有效利用不同扩散方向DWI数据的冗余,尤其适用于较少扩散方向或较低b值的DWI数据. 去噪性能受到块组尺寸的限制.
全变分最
小化
Knoll[33] 通过对扩散张量元素施加全变分约束,直接在目标定量域中进行压缩感知;在加快采集速度的同时,显著减少了参数图中的噪声. 仅在有限的数据上进行评估.
贝叶斯 Krajsek[34] 基于贝叶斯框架对DTI图像进行重建和正则化;在保证张量正定性的同时,考虑了DTI的黎曼几何性质和莱斯噪声的统计特征. 处理时间较长.
Liu[35] 采用黎曼相似性度量和高斯混合模型学习块组的先验分布;利用贝叶斯推理自适应去噪的同时,保留了DTI图像的非线性结构. 块匹配过程耗时,且高度依赖图像的先验知识.
稀疏字典 Kong[36] 利用三维DTI数据相邻切片间的冗余来训练自适应稀疏字典. 处理时间较长.
St-Jean[37] 采用角度邻近匹配以提高稀疏性;通过字典学习进行局部去噪. 处理时间较长.