[發(fā)明專利]一種基于時空相關(guān)性的心臟表面目標(biāo)點運動預(yù)測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510979738.1
• 申請日: 2015-12-23
• 公開（公告）號: CN105631864B
• 公開（公告）日: 2018-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊波;鄭文鋒;劉珊;謝建軍
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/246
• 代理公司: 成都行之專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51220
• 代理人: 溫利平

1.一種基于時空相關(guān)性的心臟表面目標(biāo)點運動預(yù)測方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)、建立并初始化線性預(yù)測模型GLM

(1.1)、建立GLM模型：利用心臟表面目標(biāo)點p的N個歷史測量值和M個輔助點建立L＝M+N+1階的GLM模型，用方程表示為：

其中，為三維列向量，表示心臟表面目標(biāo)點p在k時刻的三維空間坐標(biāo)預(yù)測值；Q(k-1)是3×L維的模型設(shè)計矩陣，可表示為：

它是由心臟表面目標(biāo)點p在k時刻之前的N個歷史測量值：p(k-N),p(k-N+1),...,p(k-1)和M個輔助點在k-1時刻的測量值h₁(k-1),h₂(k-1),...,h_M(k-1)，以及一個元素全為1的三維列向量組成；w(k-1)是k-1時刻的模型參數(shù)，是由L個權(quán)值系數(shù)組成的列向量；

(1.2)、初始化GLM模型：令k＝1，將k＝1之前的N個歷史測量值和0時刻的M個輔助點測量值都初始化為0向量，即：

p(1-N)＝p(2-N)＝…＝p(0)＝0

h₁(0)＝h₂(0)＝…＝h_M(0)＝0

并將0時刻的模型參數(shù)初始化為0向量，即w(0)＝0，將方差矩陣初始化為V(0)＝10000I_L×L，其中I_L×L表示L×L維的單位矩陣；

(2)、判斷k時刻心臟表面目標(biāo)點p是否測量成功，若測量系統(tǒng)提供測量值，則測量成功，獲得該時刻心臟表面目標(biāo)點p的測量值p(k)，然后執(zhí)行步驟(3)；反之測量失敗，則執(zhí)行步驟(4)；

(3)、更新GLM模型參數(shù)

基于迭代最小二乘濾波(RLS)原理，利用當(dāng)前獲取的心臟表面目標(biāo)點p的測量值p(k)，更新模型參數(shù)w(k)及其方差矩陣V(k)，待更新完畢后，跳入步驟(5)；

(4)、基于當(dāng)前GLM模型獲得心臟表面目標(biāo)點p的預(yù)測值，具體如下：

用預(yù)測值代替測量值，即令然后執(zhí)行步驟(5)；

(5)、更新GLM模型設(shè)計矩陣

利用當(dāng)前時刻的心臟表面目標(biāo)點p的測量值p(k)和M個輔助點的測量值h₁(k-1),h₂(k-1),...,h_M(k-1)更新模型設(shè)計矩陣，得到

(6)、當(dāng)前時刻值k加1，即：k＝k+1，再返回步驟(2)，進入下一時刻k+1的處理流程。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于時空相關(guān)性的心臟表面目標(biāo)點運動預(yù)測方法，其特征在于，所述的步驟(3)中，更新模型參數(shù)w(k)及其方差矩陣V(k)的具體方法為：

(2.1)、計算模型當(dāng)前的預(yù)測誤差和計算增益矩陣：

預(yù)測誤差：

增益矩陣：K＝V(k-1)Q^T(k-1)[λI_3×3+Q(k-1)V(k-1)Q^T(k-1)]

其中，λ為遺忘因子，I_3×3代表3×3維的單位矩陣；

(2.2)、利用預(yù)測誤差和增益矩陣更新模型參數(shù)及其方差矩陣

模型參數(shù)：w(k)＝w(k-1)+K·e

方差矩陣：V(k)＝λ^-1V(k-1)-λ^-1KQ(k-1)V(k-1)。