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为了克服球面反卷积法对扩散加权图像噪声敏感的问题,提出一种基于非局部均值平滑的体素内纤维结构估计方法,该方法建立了一种面向磁共振扩散加权图像的非局部均值方法,对磁共振扩散加权图像进行平滑后再采用球面反卷积法对体素内纤维结构进行估计,从而提高球面反卷积法的抗噪性能。数值仿真数据和仿真实体数据实验结果表明,与直接采用球面反卷积方法和对数据进行非局部均值平滑后使用球面反卷积相比,采用本研究提出的方法得到的体素内纤维结构的平均角度误差更小,且较少存在边缘模糊现象。