[發明專利]斷層攝影成像系統、斷層攝影成像方法和存儲介質

在審

• 申請號: 201980092685.8
• 申請日: 2019-10-11
• 公開（公告）號: CN113454686A
• 公開（公告）日: 2021-09-28
• 發明（設計）人: H·曼蘇爾;A·卡杜;P·布富諾斯;劉德紅
• 申請（專利權）人: 三菱電機株式會社
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 劉久亮;黃綸偉

1.一種斷層攝影成像系統，所述斷層攝影成像系統包括：

輸入接口，所述輸入接口用于接收由對象的內部結構散射的波場的頻率集合處的測量結果；

處理器，所述處理器被配置為遞歸地重構所述對象的內部結構的圖像，直到滿足終止條件為止，其中，對于當前迭代，所述處理器被配置為

將頻率添加到先前迭代期間使用的先前頻率集合以產生當前頻率集合，其中，所添加的頻率高于所述先前頻率集合中的任何頻率；以及

重構所述對象的內部結構的當前圖像，所述當前圖像使在所述當前頻率集合處測量的散射波場的一部分與從所述當前圖像合成的波場之間的差最小化，其中，在所述先前迭代期間確定的先前圖像使所述當前圖像的重構初始化；以及輸出接口，所述輸出接口被配置為渲染重構圖像。

2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述重構圖像是所述對象內部的材料的折射率的圖像。

3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述重構圖像包括所述對象內部的材料的介電常數的分布。

4.根據權利要求1所述的系統，所述系統還包括：

發射器集合，每個發射器被配置為將探測脈沖發射到所述對象中，其中，每個脈沖是占據包括所述頻率集合的頻帶的電磁波或聲波；以及

接收器集合，所述接收器集合被配置為在所述頻率集合中的每個頻率處測量所述探測脈沖傳播穿過所述對象的反射和折射中的一個或組合，以產生所述波場的測量結果。

5.根據權利要求4所述的系統，其中，所述發射器和所述接收器位于所述對象的相同側，使得所述系統以反射模式運行。

6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述頻率集合中的獨特頻率從最低頻率到最高頻率排序，形成有序頻率集合，其中，對于每次迭代，所述處理器按照與所述當前迭代次數對應的索引將所述有序頻率集合中的頻率添加到所述先前頻率集合，使得在第一次迭代期間僅處理最低頻率，并且其中，所述終止條件是達到等于所述有序頻率集合的長度的迭代次數。

7.根據權利要求1所述的系統，其中，為了重構所述當前圖像，所述處理器被配置為同時確定具有與在所述當前頻率集合中的每個頻率處的當前圖像對應的結構的對象內部的散射波場的估計和所述對象的內部結構的當前圖像的更新，以針對所述當前頻率集合中的每個頻率使重構散射波場的測量反射與合成反射之間的差的和最小化。

8.根據權利要求7所述的系統，其中，為了同時確定所述對象的內部結構的當前圖像和所述對象內部的散射波場的估計，所述處理器被配置為

通過模擬探測脈沖和所述散射波場之間的相互作用，基于所述對象的內部結構的圖像的當前估計確定所述散射波場的估計，所述散射波場是通過用所述對象內部的材料散射所述探測脈沖而產生的；

確定伴隨矩陣散射波場的估計，所述伴隨矩陣散射波場補償所述重構散射波場的所述測量反射與所述合成反射之間的殘差；以及

通過使用伴隨狀態方程，組合散射波場的估計、所述伴隨矩陣散射波場的估計以及所述重構散射波場的所述測量反射和所述合成反射之間的殘差，計算所述對象的所述內部結構的當前圖像的更新。

9.根據權利要求8所述的系統，其中，為了同時確定所述當前圖像和所述散射波場，所述處理器被配置為

形成偏微分方程PDE算子，所述PDE算子使所述PDE離散化，所述PDE描述探測脈沖、利用所述對象內部的材料散射所述探測脈沖產生的散射波場、以及所述對象內部的材料的折射率之間的相互作用；

在給定初始化的當前圖像的情況下對所述PDE算子求逆，以確定所述散射波場相對于所述材料的折射率的當前圖像的雅可比行列式；

通過使頻率分量集合中的測量反射與合成散射波場之間的成本函數最小化來更新所述材料的折射率的當前圖像，所述合成散射波場是通過將所述散射波場的雅可比行列式與所述成本函數相對于所述材料的折射率的圖像的準牛頓下降方向進行組合獲得的；以及

將所述材料的折射率的圖像投影到受約束的總變分懲罰函數。