[发明专利]一种非侵入式成像方法及装置

权利要求书

1.一种非侵入式成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

A1：将扫描角度矩阵进行分块形成多个矩阵块，其中每个所述矩阵块的大小为p×q；

A2：从步骤A1中所有的所述矩阵块中随机选出部分所述矩阵块来进行采样；

A3：对于步骤A2选出的每一个采样的所述矩阵块，同时将N＝p·q束强度相同、波长相同的激光束入射到散射介质的同一入射点，每束所述激光束的入射角度为采样块中对应元素的扫描角度；

A4：生成尺寸为M×N的压缩感知的测量矩阵Φ，其中M＜N；

A5：对于i＝1、2、……、M，按照所述测量矩阵Φ的第i行的N个分量依次对N束激光束进行光强的调制，记录下此时被观察物体所激发出的总荧光量y_i，遍历所有的行后，得到压缩荧光向量y；

A6：重复步骤A3至A5，对所有采样的所述矩阵块进行采集得到各个采样的矩阵块相对应的压缩荧光向量y；

A7：对于每一个采样的所述矩阵块，通过压缩感知重构算法从其相对应的压缩荧光向量y和测量矩阵Φ中重构出完整的荧光向量并将重构出的完整的荧光向量还原为荧光强度矩阵中对应位置的块I_block，将所有采样的所述矩阵块作同样处理，得到不完整的荧光强度矩阵

A8：通过不完整的荧光强度矩阵重构得到完整的荧光强度矩阵I；

A9：根据完整的荧光强度矩阵I恢复得到物体的图像。

2.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A1中，p、q的取值为以下三种情况中的任意一种：p＝3，q＝4或者p＝q＝3或者p＝q＝4。

3.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A2具体为从步骤A1中所有的所述矩阵块中随机选出ρ％的所述矩阵块来进行采样，其中ρ的取值为60～75。

4.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A4具体包括：首先生成尺寸为M×N的高斯随机矩阵，其中的每个元素为独立高斯分布的随机变量，均值为0，方差为1/M；然后将所述高斯随机矩阵归一化为0到1上的数的矩阵，形成压缩感知的测量矩阵Φ。

5.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A5中对N束激光束进行光强的调制具体采用衰减片或者空间光调制器进行调制。

6.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A7具体包括：对于每一个采样的矩阵块，通过下式基于范数最小化的压缩感知重构算法可以从其压缩荧光向量y和测量矩阵Φ中重构出完整的荧光列向量

其中，为事先训练的针对非侵入式激光扫描成像的稀疏字典；

然后将还原为荧光强度矩阵中对应位置的块I_block，待所有采样的矩阵块处理完毕后，得到不完整的荧光强度矩阵

7.根据权利要求1所述的非侵入式成像方法，其特征在于，步骤A8具体包括：通过求解基于全变分范数正则化的重构模型将不完整的荧光强度矩阵重构得到完整的荧光强度矩阵I：

其中，Ω为属于采样的矩阵块的所有元素的索引集合，全变分范数定义为：