[發明專利]基于改進NR算法的腦出血磁感應斷層成像圖像重建方法

在審

• 申請號: 202210204645.1
• 申請日: 2022-03-03
• 公開（公告）號: CN114692444A
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 葉波;曹弘貴;羅思琦;李肇源;張藝丹;歐陽俊林
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: G06F30/23
• 分類號: G06F30/23;G06T17/00;G06F17/16;G06F111/04
• 代理公司: 昆明合盛知識產權代理事務所(普通合伙) 53210
• 代理人: 曹衛良

1.基于改進NR算法的腦出血磁感應斷層成像圖像重建方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：利用建立的腦出血MIT有限元模型采用循環激勵循環檢測的方式獲取線圈檢測相位數據及靈敏度矩陣S；

S2：引入正則化懲罰項||Δσ_k-Δσ_k-1||對NR算法目標函數進行約束，將腦出血MIT的圖像重建問題轉化為如下目標函數優化問題：

式中，第一項是相位差計算值和檢測值的差值，第二項是當前時刻電導率分布變化與前一時刻電導率分布變化的差值，β_k是第二項的加權系數，通過v方法確定其最優值；

S3：采用線性反投影算法計算得到的電導率分布作為改進NR算法的迭代初始值Δσ₀，迭代次數k＝0；

S4：利用NR迭代的思想對S2中的目標函數進行求解，求得改進NR算法的迭代公式，引入投影算子P對算法進行約束；

S5：確定最優閾值ε或最大迭代次數N，根據S3和S4求解更新電導率分布，若滿足迭代終止條件，則輸出當前電導率分布值Δσ_k+1并將其可視化，若不滿足迭代次數k＝k+1，返回S3。

2.根據權利要求1所述基于改進NR算法的腦出血磁感應斷層成像圖像重建方法，其特征在于，所述S2中β_k通過v方法確定，計算公式如下：

式中，k為迭代次數，v根據經驗法選取。

3.根據權利要求1所述基于改進NR算法的腦出血磁感應斷層成像圖像重建方法，其特征在于，所述S3中采用線性反投影算法計算得到的電導率分布作為改進NR算法的迭代初始值Δσ₀：

式中，是線圈的檢測值，S是靈敏度矩陣。

4.根據權利要求1所述基于改進NR算法的腦出血磁感應斷層成像圖像重建方法，其特征在于，所述S4的具體步驟為：

S4.1：將目標函數式(1)展開并求其下降梯度和Hessian矩陣，其中在Hessian矩陣加入正則化矩陣αI降低矩陣的病態性：

H_k＝(F′(Δσ))^TF′(Δσ)+αI

(5)

式中，F′(Δσ)為靈敏度矩陣，I為單位矩陣，α根據人工經驗選??；

S4.2：將式(4)和式(5)帶入NR迭代算法的公式并將F′(Δσ)用S表示：

S4.3：引入投影算子P對算法進行約束：

式中，P是非負凸集上的投影算子，確保每次迭代的解都非負并有界，且都收斂于一個凸集上，f(Δσ)是每一次迭代求解出來的電導率分布函數。