[发明专利]电学/超声信息融合的双模态层析成像方法

摘要

本发明涉及一种电学/超声信息融合的双模态层析成像方法，其过程为：获取重建所需的两种模态边界测量值和灵敏度矩阵；迭代计算；在每个模态内，计算投影系数；对不同点的投影系数值进行归一化，求每个像素点在总投影系数中的占比；寻找归一化占比值最大点；判断此时是否满足停止条件；满足迭代停止条件后，x0即是图像中存在物体的像素位置集合，根据最终所得解x0进行成像。

主权项

1.一种电学/超声信息融合的双模态层析成像方法，其过程为：/n(1)获取重建所需的两种模态边界测量值和灵敏度矩阵/n在同一测量平面内，电学与超声两种模态同时获得边界测量信息；将电学层析成像视为线性不适定问题A_ex＝ΔV_e，将超声层析成像视为线性不适定问题A_ux＝ΔV_u，其中A_e为电学灵敏度矩阵；ΔV_e为相对边界测量值向量，为不含内含物的电极测量电压和含有内含物的电极测量电压之差；其中A_u为超声灵敏度矩阵；ΔV_u为相对边界测量值向量，为不含内含物的超声传感器电压和含有内含物的超声传感器电压之差；x为待求的表示场域内介质分布的图像灰度值向量；将被测对象置于双模态层析成像测量系统中，被测场域外均匀分布电极与超声传感器；电学层析成像采用电流激励电压测量、激励电极不测量的模式，采集循环激励循环测量下的边界电压；超声层析成像采用收发一体的超声传感器，一个超声传感器发射，由相对七个传感器接收，采集循环激励、循环测量下的超声传感器电压；通过正问题求得电学与超声灵敏度矩阵A_e、A_u。/n(2)设置初始化参数/n初始迭代次数k＝0，每次迭代k＝k+1,初始解集x⁰＝0，原始残差r_u＝ΔV_u,r_e＝ΔV_e；/n(3)在第k次迭代中，计算x^k的迭代步骤:/n步骤1：在每个模态内，计算投影系数/n /n其中，i，j为灵敏度矩阵中向量编号，该编号的大小与向量大小相同；和的下标u与e表示模态，分别表示超声模态下计算的投影系数和电学模态下计算的投影系数，和的上标表示编号，分别表示超声层析成像和电学层析成像中灵敏度矩阵的第i，第j个向量在残差上的投影值；a_ei，a_uj分别为电学与超声灵敏度矩阵中的第i，第j个向量；/n步骤2：对不同点的投影系数值进行归一化，求每个像素点在总投影系数中的占比：/n /n /n其中,s和t为编号；φ_e^s与φ_u^t两个参数，下标u与e表示模态，分别表示超声模态下计算的投影系数和电学模态下计算的投影系数占比；上标表示编号，分别表示超声模态和电学模态中计算得到的投影系数占比中的第s，第t个值；和中的下标u与e表示模态，上标表示编号，分别表示超声、电学模态中的投影值向量中第s，第t个值；/n步骤3：寻找归一化占比值最大点：/n找到φ_e^s和φ_u^t中的最大值，找到与最大值相对应图像中的点x^k，其中k表示第k次迭代获得的值,将找到的点纳入解集中/nx⁰＝x⁰∪x^k/n重新计算残差/nr_u＝ΔV_u-A_ux^k，r_e＝ΔV_e-A_ex^k/n其中，r_e，r_u分别是在电学与超声模态下的残差值，A_e，A_u分别为电学与超声灵敏度矩阵；/n步骤4：判断此时是否满足停止条件：/nr_u＜r_th和r_e＜r_th同时满足则停止，不满足重复步骤1到3./n步骤5：满足迭代停止条件后，x⁰即是图像中存在物体的像素位置集合，根据最终所得解x⁰进行成像。/n