(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211375033.5 (22)申请日 2022.11.04 (71)申请人 之江实验室 地址 311121 浙江省杭州市余杭区之江实 验室南湖总部 (72)发明人 李劲松　陈子洋　邱文渊　童琪琦　 周天舒　 (74)专利代理 机构 北京志霖恒远知识产权代理 有限公司 1 1435 专利代理师 戴莉 (51)Int.Cl. G06T 11/00(2006.01) G06V 10/774(2022.01) G06V 10/82(2022.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种基于变分自编码器的磁共振加权图像 合成方法和装置 (57)摘要 本发明公开了一种基于变分自编码器的磁 共振加权图像合成方法和装置， 包括以下步骤： 步骤S1： 使用磁共振扫描仪获取多对比度的真实 磁共振加权图像及磁共振定量参数图； 步骤S2： 组成磁共振加权图像； 步骤S3： 构建具有编码器 和解码器结构的预训练变分自编码器模型； 步骤 S4： 得到变分自编码器模型； 步骤S5： 将所述磁共 振加权图像和所述磁共振定量参数图通过所述 变分自编码器模 型合成第二磁共振加权图像。 本 发明使用变分自编码器模型， 通过多种对比度磁 共振加权图像的训练， 可以得到一个近似的对比 度信息的连续分布， 这使 得本发明中涉及的变分 自编码器模型可以重建得到训练数据中不存在 的磁共振加权图像 。 权利要求书2页 说明书10页 附图2页 CN 115423894 A 2022.12.02 CN 115423894 A 1.一种基于变分自编码器的磁共 振加权图像合成方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 步骤S1： 使用磁共振扫描仪获取多对比度的真实磁共振加权图像及磁共振定量参数 图； 步骤S2： 根据所述磁共振定量参数图中对应的定量值、 图像信号合成时假设的重复时 间、 图像信号合成时假设的回波时间和/或 图像信号合成时假设的反转时间合成第一磁共 振加权图像， 将所述第一磁共振加权图像和所述真实磁共振加权图像组成磁共振加权图 像； 步骤S3： 构建具有编码器和解码器结构的预训练变分自编码器模型； 步骤S4： 利用所述磁共振加权图像和所述磁共振定量参数图构建训练集， 并对所述预 训练变分自编码器模型进行训练， 更新所述预训练变分自编码器模型 的参数， 得到变分自 编码器模型； 步骤S5： 将所述磁共振加权图像和所述磁共振定量参数图通过所述变分自编码器模型 合成第二磁共 振加权图像。 2.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S1中所述真实磁共振加权图像和所述磁共振定量参数图通过磁共振扫描仪执 行预设扫描序列产生。 3.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述磁共 振定量参数图由T1定量图、 T2定量图和质子密度定量图组成。 4.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述真 实磁共振加权图像至少包括以下任意一种： T1加权常规图像、 T2加权常规图像、 质 子密度加权图像、 T1加权Flair图像和/或T2加权Flair图像。 5.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S3具体包括以下子步骤： 步骤S31： 利用若干个三维卷积层构建编码器， 每个所述三维卷积层后包含编码激活层 和池化层； 步骤S32： 利用编码层和解码层构建解码器， 所述编码层由多个转置卷积层组成， 所述 解码层由多个卷积层构成， 每 个所述卷积层后包 含解码激活层； 步骤S33： 利用全连接层连接所述编码器和所述 解码器得到预训练变分自编码器模型。 6.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S4具体包括以下子步骤： 步骤S41： 利用线性配准和非线性配准方法将所述真实磁共振加权图像配准至所述第 一磁共振加权图像， 得到经 过配准的真实磁共 振图像； 步骤S42： 将所述经过配准的真实磁共振图像、 所述第一磁共振加权图像和所述磁共振 定量参数图通过线性插值统一分辨 率， 得到训练集； 步骤S43： 将所述经过配准的真实磁共振图像和/或所述第一磁共振加权图像输入所述 预训练变分自编码器模型中的编码器， 经过卷积后输出假设多元高斯分布的均值和方差， 并将所述均值和所述方差经 过采样操作， 得到表征对比度编码的隐层变量； 步骤S44： 将所述编码器通过全连接层与所述预训练变分自编码器模型中的解码器的 编码层相连；权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115423894 A 2步骤S45： 将所述隐层变量通过所述编码层中的转置卷积层后， 所述隐层变量被恢复到 与所述磁共 振定量参数图相同尺寸的对比度编码知识 矩阵； 步骤S46： 将所述对比度编码知识矩阵与所述训练集中的所述磁共振定量参数图结合 后得到矩阵； 步骤S47： 所述矩阵经过所述解码器的解码层输出得到对应对比度的第二磁共振加权 图像， 根据所述训练集中相应对比度的真实磁共 振加权图像 计算损失函数； 步骤S48： 重复步骤S41 ‑步骤S47， 设置预设学习度， 根据损失函数进行反向梯度传播， 更新所述预训练变分自编 码器模型的参数， 直至损失函数不再下降， 完成训练， 得到变分自 编码器模型。 7.如权利要求6所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S46中所述结合的方法包括： 将所述对比度编 码知识矩阵与所述训练集中的所 述磁共振定量参数图拼接、 或将所述对比度编 码知识矩阵与所述训练集中的所述磁共振定 量参数图经过若干个三 维卷积层后进 行拼接、 或将所述对比度编 码知识矩阵与所述训练集 中的所述磁共 振定量参数图相加。 8.如权利要求6所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S47中用于计算损失函数的所述训练集中相应对比度的真实磁共振加权图像 与所述步骤S43中所述经过真实磁共振图像和/或所述第一磁共振加权图像的输入具有相 同的对比度， 并且与所述 步骤S46中所述训练集中的磁共 振定量参数图的个 体为相同个 体。 9.如权利要求1所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图像合成方法， 其特征在 于， 所述步骤S4中所述预训练变分自编码器模型的训练损失函数为： 其中， ， 是编码器输出的隐层变量正态分布的均值和方差， 是解码器的输出结 果， 是对应对比度的第二磁共振加权图像， i为输入的样本， j为用于提取对比度编码信 息的输入样本， n， d分布为计算 一次loss时输入的样本量。 10.一种基于变分 自编码器的磁共振加权图像合成装置， 其特征在于， 包括存储器和一 个或多个处理器， 所述存储器中存储有可执行代码， 所述一个或多个处理器执行所述可执 行代码时， 用于实现权利要求1 ‑9中任一项所述的一种基于变分自编码器的磁共振加权图 像合成方法。 11.一种计算机可读存储介质， 其特征在于， 其上存储有程序， 该程序被处理器执行时， 实现权利要求1 ‑9中任一项所述的一种基于变分自编码器的磁共 振加权图像合成方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115423894 A 3