[发明专利]一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法

说明书

本发明提供了一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法，包括：建立肺部电阻层析成像优化目标函数，构建CT先验图像与EIT成像图像的相似性算子，计算相似度，并对优化目标函数进行求解。本发明提供的基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法，能够提高基点的准确性及重建图像的可靠性，将成型区域集中在结构性肺区域，能够消除噪声及伪影等。

技术领域

本发明涉及肺部电阻抗层析成像技术领域，特别是涉及一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法。

背景技术

电学层析成像技术(ElectricalTomography，ET)出现于上世纪八十年代后期，是一种基于电学特性(电导率/介电系数/复导纳/磁导率)敏感机理的过程层析成像技术，它通过边界测量值得出被测区域内介质的分布信息，进而对电学特性的分布信息进行成像。电学层析成像常用于工业检测领域，在生物医学成像领域也有广泛的应用前景。电学层析成像技术主要包括电阻层析成像(ElectricalResistanceTomography，ERT)、电阻抗层析成像(ElectricalImpedanceTomography，EIT)、电磁层析成像(ElectricalMagneticTomography，EMT)和电容层析成像(ElectricalCapacitanceTomography，ECT)。其中，EIT技术具有成本低、成像快、无辐射等优点已引起了人们的广泛关注。

在EIT的生物医学应用中，成像区域存在噪声、伪影等，基点准确性和重建图像可靠性均存在一定的问题。因此，设计一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法是十分有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法，能够提高基点的准确性及重建图像的可靠性，将成型区域集中在结构性肺区域，能够消除噪声及伪影等。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于结构先验的肺部电阻抗层析成像方法，包括如下步骤：

步骤1：建立肺部电阻层析成像优化目标函数；

步骤2：构建CT先验图像与EIT成像图像的相似性算子，计算相似度，并对优化目标函数进行求解。

可选的，步骤1中，建立肺部电阻层析成像优化目标函数，具体为：

建立肺部电阻层析成像优化目标函数为：

式中，J为m×n的灵敏度矩阵，y为测量值，矩阵维度为m×1，x为成像值，矩阵维度为n×1，对其进行修正，得到：

式中，CT为CT先验图像，EIT为EIT成像图像，F为CT先验图像与EIT成像图像的相似度。

可选的，步骤2中，构建CT先验图像与EIT成像图像的相似性算子，计算相似度，并对优化目标函数进行求解，具体为：

通过正则化项描述CT先验图像与EIT成像图像的相似性，对优化目标函数进行修正，得到：

将F表示为：其中，不同z的取值表示不同的距离算子，包括：

不同的O代表不同的正则化类型，包括：

ed_CT及ed_EIT为求边缘算子，即用于求一帧图像的边缘轮廓，Normal为归一化操作算子，其中，求边缘算子不唯一，包括：

设CT先验图像及EIT成像图像的像素编码为：