电磁干涉图案识别层析成像制造技术

用于图像重建系统中的电磁干扰图案识别层析成像(EMIPRT)方法包括：经由电磁层析成像系统生成与成像域中的对象相对应的电磁场数据，并且以递归的方式重复地使用所生成的电磁场数据，进行以下处理：形成未受干扰的电磁干涉图像，基于未受干扰的电磁干涉图像形成受干扰的电磁界面图像，识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案，以及通过使所识别的电磁干涉图案从受干扰的电磁界面图像中无效或衰减来形成叠加图像。形成受干扰的电磁界面图像还基于目标因子，该目标因子是在形成未受干扰的电磁干涉图像的步骤期间的实验电磁场与计算出的电磁场之间的差异的泛函。在形成叠加图像的每个重复步骤之后，该方法还包括确定是否已经达到收敛目标。

Electromagnetism interference pattern recognition tomography

An electromagnetic interference pattern recognition tomography (EMIPRT) method used in an image reconstruction system includes an electromagnetic field data corresponding to an object in an imaging domain via an electromagnetic tomography system, and recursively using the generated electromagnetic field data in a recursively way to form an undisturbed electromagnetic stem. The image involves the formation of an interfered electromagnetic interface image based on the undisturbed electromagnetic interference image to identify the electromagnetic interference patterns in the repeatedly formed electromagnetic interface images, and to form superposed images by ineffective or attenuating the identified electromagnetic interference patterns from the interfered electromagnetic interface images. The formation of an interfered electromagnetic interface image is also based on the target factor, which is a functional of the difference between the experimental electromagnetic field and the calculated electromagnetic field during the process of forming an undisturbed electromagnetic interference image. After forming each iteration step of the superimposed image, the method also includes determining whether convergence targets have been achieved.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电磁干涉图案识别层析成像相关申请的交叉引用就美国而言，本申请是于2015年10月16日提交的标题为“电磁干涉图案识别层析成像(ELECTROMAGNETICINTERFERENCEPATTERNRECOGNITIONTOMOGRAPHY)”的美国临时专利申请序列号62/242,915的美国非临时专利申请，并且根据35U.S.C.§119(e)要求其优先权，该‘915申请的全部内容通过引用明确合并于此。此外，以下专利、专利申请和专利申请公开的每一个的全部内容通过引用合并于此：(a)授予Semenov的美国专利No.9,414,749，其于2016年8月16日发布，并且在之前于2014年6月5日作为美国专利申请公开No.2014/0155740A1公开，其至少旨在提供关于当前专利申请的专利技术的系统和环境的背景和技术信息；和(b)于2012年1月12日公开的美国专利申请公开No.2012/0010493A1，其基于授予Semenov的2011年6月30日提交的名称为“电磁层析成像(EMT)差分(动态)融合成像系统和方法(SYSTEMSANDMETHODSOFELECTROMAGNETICTOMOGRAPHY(EMT)DIFFERENTIAL(DYNAMIC)FUSEDIMAGING)”美国专利申请序列号13/173,078，其旨在提供有关4DEMT成像的背景和技术信息。版权声明本专利文件中的所有材料受美国和其他国家版权法的保护。版权所有人不反对任何人对专利文件或专利公开进行传真复制，因为它出现在官方的政府记录中，但是，所有其他版权权利都被保留。
本专利技术通常涉及电磁层析成像，并且具体地涉及使用电磁干涉图案识别策略来消除由重复干涉图案引起的放大失真。
技术介绍
电磁层析成像(EMT)是一种相对较新的成像形式，具有生物医学和工业应用的巨大潜力。生物医学应用包括但不限于生物组织的功能和病理状况的非侵入性评估。工业应用包括但不限于石油和天然气勘探、矿山搜索和评估、以及非金属管道内的流量评估。使用EMT，可以区分生物组织等对象，并相应地根据这些对象的介电特性差异进行成像。基于最近证明的组织介电特性对组织的各种功能和病理状况(例如血液和氧气含量、缺血和梗塞恶性肿瘤、水肿等)的依赖性，EMT被认为具有生物医学应用的高潜力。在过去的十年或更长的时间里，二维(2D)、三维(3D)乃至“四维”(4D)EMT系统和图像重建方法已经得到发展。已经证明了用于各种生物医学和工业应用的技术的可行性，例如，用于心脏成像和四肢成像。如在任何层析成像中那样，典型的EMT成像场景由复杂信号的测量周期组成，该复杂信号受到位于所谓的成像域内的研究对象的存在的影响、由位于所述对象周围的不同点处的多个发射机产生、并且在位于所述对象周围的不同点处的多个接收机上测量。这在图1中示出。发射机和接收机的位置可以位于成像域内、成像域的边界上或成像域外。如本文其他地方所述，然后可以在图像重建方法中使用所测量的EM信号矩阵，以便重建对象19的介电特性的3D分布，即构建对象的3D图像。在前述美国专利No.9,414,749中公开和描述的硬件组件可用于生成必要的EM信号以重建对象19的3D图像。一般而言，精确地描述具有成像域21的EM场的分布对于图像重建是非常重要的。即使在内部没有感兴趣的对象的情况下，成像室内的EM场的分布也是非常复杂的现象。本专利技术涉及使用电磁EM(场)对对象19的结构进行成像。对象19可以是人体或人体的一部分，例如头部、躯干、手臂等，但也可以是没有金属屏蔽的任何对象。使用EM场对被强屏蔽(但不是金属屏蔽)的对象的内部进行成像是一个高度复杂的问题。这种应用的一个示例是对人脑的成像。然而，应该理解的是，其他这样的应用可以包括对被骨结构屏蔽的任何人体组织的成像。对被骨骼所包围的大脑或其他组织进行EM成像呈现出非常复杂的高介电对比度问题。挑战在于重建被高介电对比度屏障有效屏蔽的深部脑组织的隐藏特性，该高介电对比度屏障包括颅骨(介电特性在16+j5范围内)和脑脊髓液(介电特性在60+j30范围内)。尽管如上所述，本专利技术适用于对任何对象成像，但据信其特别适用于对被强屏蔽对象的内部成像。高介电对比度对象(包括生物对象)的EMT成像具有非常复杂的所谓“衍射层析成像”问题。(DevaneyA.J.“Currentresearchtopicsindiffractiontomography”,inInverseProblmesinScatteringandImaging,M.BNerteroandE.R.Pike,Eds,NewYork:AdamHilger,1992,pp.47-58.)高水含量的组织(例如但不限于肌肉组织)和低水含量的组织(例如但不限于骨骼)之间的高介电对比度在使用EM场进行成像时呈现出额外的复杂性。为了尝试解决衍射层析成像问题，已经开发出了使用标量近似和矢量近似的2D和3D几何中的各种方法。(参见H.Harada,D.Wall,T.Takenaka,andT.Tanaka,“Conjugategradientmethodappliedtoinversescatteringproblem”,IEEETrans.AntennasandPropagations,vol.43,784-792,Aug.1995；R.E.Kleinman,andP.M.vandenBerg,”Amodifiedgradientmethodfortwo-dimensionalproblemsintomography”,J.Comput.Appl.Math.,vol.42,pp.17-35,Jan.1992；A.Abubakar,P.M.vandenBerg,andJ.J.Mallorqui,“ImagingofBiomedicalDataUsingAMultiplicativeRegularizedSourceInversionMethod,”IEEETrans.MicrowaveTheoryandTechniques,v.50,pp.1761-1771,Jul.2002；N.Joachimowicz,J.J.Mallorqui,J.Ch.Bolomey,andA.Brouguetas,“ConvergenceandstabilityassessmentofNewton-Kantorovichreconstructionalgorithmsformicrowavetomography”,IEEETrans.MedicalImaging,vol.17,pp.562-570,Aug.1998；P.Lobel,R.Kleinman,Ch.Pichot,L.Blanc-Fйraud,andM.Barlaud“ConjugateGradientMethodforSolvingInverseScatteringwithExperimentalData“,IEEEAntennas&PropagationMagazine,Vol.38,pp.48--51,Jun.1996；W.C.Chew,andY.M.Wang,“Reconstructionoftwo-dimension本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在图像重建系统中使用的电磁干涉图案识别层析成像方法，包括：经由电磁层析成像系统，生成与成像域中的对象相对应的电磁场数据，其中，所述电磁场数据在多个发射机处产生并且与所述对象相互作用之后，在多个接收机处测量所述电磁场数据；以及以递归的方式重复地使用所生成的电磁场数据：形成未受干扰的电磁干涉图像，至少部分地基于所述未受干扰的电磁干涉图像来形成受干扰的电磁界面图像，识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案，以及通过使所识别的电磁干涉图案从所述受干扰的电磁界面图像中无效或衰减来形成叠加图像。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.10.16 US 62/242,9151.一种在图像重建系统中使用的电磁干涉图案识别层析成像方法，包括：经由电磁层析成像系统，生成与成像域中的对象相对应的电磁场数据，其中，所述电磁场数据在多个发射机处产生并且与所述对象相互作用之后，在多个接收机处测量所述电磁场数据；以及以递归的方式重复地使用所生成的电磁场数据：形成未受干扰的电磁干涉图像，至少部分地基于所述未受干扰的电磁干涉图像来形成受干扰的电磁界面图像，识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案，以及通过使所识别的电磁干涉图案从所述受干扰的电磁界面图像中无效或衰减来形成叠加图像。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述至少部分地基于所述未受干扰的电磁干涉图像来形成受干扰的电磁界面图像的步骤包括至少部分地基于对目标因子的确定来形成受干扰的电磁界面图像，所述目标因子是在形成未受干扰的电磁干涉图像的步骤期间的实验电磁场与计算出的电磁场之间的差异的泛函。3.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标因子被确定为其中，当发射机i是所述电磁场的源时，或分别是由接收机j测得的所述电磁场的z分量的实验仿真值或测得值，其中一般以的形式表示，其中α、β和γ是系数，所述系数为非零实数或零值，其中Ω是正则化算子，并且其中是其自变量的函数。4.根据权利要求2所述的方法，其中，所述目标因子被确定为其中，当发射机i是所述电磁场的源时，或分别是由接收机j测得的所述电磁场的z分量的实验仿真值或测得值，并且其中是所述电磁场的实验测得的z分量的最大范数。5.根据权利要求2所述的方法，其中所述目标因子被确定为其中，当发射机i是所述电磁场的源时，或分别是由接收机j测得的所述电磁场的z分量的实验仿真值或测得值，并且其中当发射机i是幂为θ的所述电磁场的源时，是由接收机j测得的所述电磁场的实验测得的z分量的范数。6.根据权利要求2所述的方法，其中，所述形成受干扰的电磁界面图像的步骤包括计算其中和是来自于所述电磁层析成像系统中的位于物理源(从1到N)的位置处和相应的物理接收机(从1到M)的位置处的频率为fk的电磁源的3D电磁场(x，y，z)分布，作为共轭值，并且其中，ObjectFactori,j是从发射机i到接收机j的所述目标因子的第“ij”个分量。7.根据权利要求2所述的方法，其中，所述识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案的步骤包括计算总和其中，和是来自于电磁层析成像系统中的位于物理源(从1到N)的位置处和相应的物理接收机(从1到M)的位置处的频率为fk的电磁源的3D电磁场(x，y，z)分布，作为共轭值，并且其中，ObjectFactori,j是从发射机i到接收机j的所述目标因子的第“ij”个分量。8.根据权利要求2所述的方法，其中，所述识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案的步骤包括针对迭代i>1，计算其中，为了简便省略了频率项，其中，和是来自于电磁层析成像系统中的位于物理源(从1到N)的位置处和相应的物理接收机(从1到M)的位置处的电磁源的3D电磁场(x，y，z)分布，作为共轭值，并且其中，ObjectFactori,j是从发射机i到接收机j的所述目标因子的第“ij”个分量。9.根据权利要求1所述的方法，还包括在形成叠加图像的每个重复步骤之后执行的确定是否已经达到收敛目标的步骤。10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法用作生成4D差分(动态)融合图像的方法的一部分。11.根据权利要求10所述的方法，其中，生成4D差分(动态)融合图像包括将指示相对生理变化的至少一个连续形成的图像与基线解剖图像相组合以显示为单个统一图像。12.根据权利要求11所述的方法，其中，生成4D差分(动态)融合图像的方法被用作利用4D动态融合电磁图案识别层析成像来监测生物组织的生存能力和/或功能状况的方法的一部分。13.根据权利要求1所述的方法，其中按顺序地执行以下步骤：形成未受干扰的电磁干涉图像，至少部分地基于所述未受干扰的电磁干涉图像形成受干扰的电磁界面图像，识别重复形成的受干扰的电磁界面图像中的电磁干涉图案，以及通过使所识别的电磁干涉图案从所述受干扰的电磁界面图像中无效或衰减来形成叠加图像。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛尔古依·Y·谢苗诺夫，
申请(专利权)人：埃姆丹索有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利,AT