[發明專利]一種非侵入式成像方法及裝置

有效

• 申請號: 201710405014.5
• 申請日: 2017-06-01
• 公開（公告）號: CN107121419B
• 公開（公告）日: 2020-03-24
• 發明（設計）人: 金欣;胡逸夫;戴瓊海
• 申請（專利權）人: 清華大學深圳研究生院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 深圳新創友知識產權代理有限公司 44223
• 代理人: 方艷平

1.一種非侵入式成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

A1：將掃描角度矩陣進行分塊形成多個矩陣塊，其中每個所述矩陣塊的大小為p×q；

A2：從步驟A1中所有的所述矩陣塊中隨機選出部分所述矩陣塊來進行采樣；

A3：對于步驟A2選出的每一個采樣的所述矩陣塊，同時將N＝p·q束強度相同、波長相同的激光束入射到散射介質的同一入射點，每束所述激光束的入射角度為采樣塊中對應元素的掃描角度；

A4：生成尺寸為M×N的壓縮感知的測量矩陣Φ，其中M＜N；

A5：對于i＝1、2、……、M，按照所述測量矩陣Φ的第i行的N個分量依次對N束激光束進行光強的調制，記錄下此時被觀察物體所激發出的總熒光量y_i，遍歷所有的行后，得到壓縮熒光向量y；

A6：重復步驟A3至A5，對所有采樣的所述矩陣塊進行采集得到各個采樣的矩陣塊相對應的壓縮熒光向量y；

A7：對于每一個采樣的所述矩陣塊，通過壓縮感知重構算法從其相對應的壓縮熒光向量y和測量矩陣Φ中重構出完整的熒光向量并將重構出的完整的熒光向量還原為熒光強度矩陣中對應位置的塊I_block，將所有采樣的所述矩陣塊作同樣處理，得到不完整的熒光強度矩陣

A8：通過不完整的熒光強度矩陣重構得到完整的熒光強度矩陣I；

A9：根據完整的熒光強度矩陣I恢復得到物體的圖像。

2.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A1中，p、q的取值為以下三種情況中的任意一種：p＝3，q＝4或者p＝q＝3或者p＝q＝4。

3.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A2具體為從步驟A1中所有的所述矩陣塊中隨機選出ρ％的所述矩陣塊來進行采樣，其中ρ的取值為60～75。

4.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A4具體包括：首先生成尺寸為M×N的高斯隨機矩陣，其中的每個元素為獨立高斯分布的隨機變量，均值為0，方差為1/M；然后將所述高斯隨機矩陣歸一化為0到1上的數的矩陣，形成壓縮感知的測量矩陣Φ。

5.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A5中對N束激光束進行光強的調制具體采用衰減片或者空間光調制器進行調制。

6.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A7具體包括：對于每一個采樣的矩陣塊，通過下式基于范數最小化的壓縮感知重構算法可以從其壓縮熒光向量y和測量矩陣Φ中重構出完整的熒光列向量

其中，為事先訓練的針對非侵入式激光掃描成像的稀疏字典；

然后將還原為熒光強度矩陣中對應位置的塊I_block，待所有采樣的矩陣塊處理完畢后，得到不完整的熒光強度矩陣

7.根據權利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步驟A8具體包括：通過求解基于全變分范數正則化的重構模型將不完整的熒光強度矩陣重構得到完整的熒光強度矩陣I：

其中，Ω為屬于采樣的矩陣塊的所有元素的索引集合，全變分范數定義為：