[發(fā)明專利]一種基于半閾值追蹤算法的熒光分子斷層成像重建方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710448650.6
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號: CN107220961A
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賀小偉;何雪磊;易黃建;陳雁蓉;王曉東;侯榆青;宋小磊
• 申請（專利權(quán)）人: 西北大學(xué)
• 主分類號: G06T5/50
• 分類號: G06T5/50;G06T15/00;G06F17/50;A61B5/00
• 代理公司: 西安長和專利代理有限公司61227
• 代理人: 黃偉洪,何畏

1.一種基于半閾值追蹤算法的熒光分子斷層成像重建方法，其特征在于，所述基于半閾值追蹤算法的熒光分子斷層成像重建方法采用多點(diǎn)激發(fā)，有限角度測量，構(gòu)建非凸問題稀疏正則模型，建立表面的測量數(shù)據(jù)與熒光目標(biāo)分布的線性關(guān)系，將線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為1/2范數(shù)極小化問題求解，獲得重建目標(biāo)內(nèi)部的熒光目標(biāo)的三維分布與濃度；通過閾值迭代和匹配追蹤算法對模型求解；

所述1/2范數(shù)極小化問題表示為：

minX{||AX-Φm||22+λ||X||1/2};]]>

其中，λ是正則化參數(shù)，A是系統(tǒng)矩陣，X是要求解的熒光目標(biāo)三維分布與濃度，光通量密度Φ_m。

2.如權(quán)利要求1所述的基于半閾值追蹤算法的熒光分子斷層成像重建方法，其特征在于，所述基于半閾值追蹤算法的熒光分子斷層成像重建方法包括以下步驟：

步驟一，獲取熒光測量數(shù)據(jù)；

步驟二，獲得重建對象的解剖結(jié)構(gòu)信息以及光學(xué)特性參數(shù)；

步驟三，利用Amira軟件對成像目標(biāo)進(jìn)行離散獲得網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相關(guān)信息；

步驟四，基于光傳輸模型和有限元理論，將重建目標(biāo)的解剖結(jié)構(gòu)信息和光學(xué)特性參數(shù)作為先驗信息，建立表面有限角度的熒光數(shù)據(jù)與重建目標(biāo)內(nèi)部熒光目標(biāo)分布的線性關(guān)系；

步驟五，將線性關(guān)系轉(zhuǎn)化為1/2范數(shù)極小化問題：

minX{||AX-Φm||22+λ||X||1/2};]]>

λ是正則化參數(shù)；

步驟六，對模型，采用半閾值迭代技術(shù)求解，引入半閾值算子如下：

Rλ,1/2(·)=(I+λ2▿(||·||1/2))-1;]]>

于是，半閾值迭代技術(shù)用表示為如下形式：

X=Rλ,1/2(B(X)),|[B(X)]i|>5434λ230,oherwse;]]>

其中，B(X)＝X+A^T(Φ-AX)；

步驟七，為了減少步驟六中的迭代次數(shù)，引入追蹤方法，令B(X)≈X，于是每次迭代有如下過程：

Sn+1=sup(un+1,1),un+1,1=R(B(Xn));Xn+1=un+1,k+1,un+1,k+1=(un+1,k+tn+1,kAT(Φ-Aun+1,k))Sn+1;]]>

步驟八，通過步驟七中的迭代過程，得到第n步的重建結(jié)果Xⁿ，當(dāng)||Φ-AXⁿ||/||Φ||≤1e-05或者||Xⁿ-X^n-1||≤1e-08時，停止迭代；

步驟九，利用Amira軟件對成像目標(biāo)進(jìn)行離散獲得網(wǎng)格尺寸較細(xì)的網(wǎng)格；

步驟十，顯示結(jié)果，將重建結(jié)果和成像目標(biāo)的解剖結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖像融合，用Tecplot軟件進(jìn)行顯示。