基于有序子集快速收敛的太赫兹成像方法技术

本发明专利技术公开了一种基于有序子集快速收敛的太赫兹成像方法，主要解决现有技术成像速度较慢的问题。其实现过程为：固定太赫兹时域光谱THz‑TDS系统不动，通过三维扫描架系统控制目标物体移动，通过扫描架系统中的转台控制目标旋转的方式录取数据；对录取数据采用频域能量求和的方法进行预处理获得预处理后数据；利用比尔定律对预处理后数据进行处理得到衰减系数线积分数据；对衰减系数线积分数据根据子集均衡条件划分有序子集；对有序子集数据采用二次收敛步长算法进行成像，并通过循环迭代更新图像直到达到收敛要求，实现太赫兹成像。本发明专利技术加快了图像收敛速度，提高了成像效率，可用于生物组织、医学场景中的太赫兹成像。

【技术实现步骤摘要】
基于有序子集快速收敛的太赫兹成像方法
本专利技术属于成像
，更进一步涉及一种太赫兹成像方法，可用于生物组织、医学场景中的太赫兹成像。
技术介绍
太赫兹波通常是指频率范围在0.1THz到10THz区间的电磁波，位于毫米波与红外光之间，具有穿透性、大带宽、频谱指纹识别性、安全无损的优点。作为一种新的技术，太赫兹技术在过去的几十年中取得了突破性进展，越来越受到研究人员和工业界的重视，在安全检查、医学、生物、国防等领域有着广泛的引用。太赫兹成像能够获得物体的多层信息，是太赫兹技术发展的一个重要方向。基于最大似然的期望最大化算法MLEM是一种经典成像方法，具有较好的成像质量，从原理上来讲成像结果优于滤波反投影算法。有序子集OSEM算法的提出大幅度提高了收敛速度，因此OSEM算法及其各种变形算法得到了广泛地应用。但是太赫兹固有的特性增加了算法的复杂性，而且利用OSEM算法进行太赫兹成像仍然需要多次迭代，降低了成像效率。因此太赫兹成像中迭代过程耗时较高，收敛速度需要进一步提高。天津大学申请的专利“一种太赫兹波计算机辅助层析成像装置及方法”中采用基于高斯波束的滤波反投影算法进行了三维太赫兹成像本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于有序子集快速收敛的太赫兹成像方法，包括如下：(1)通过太赫兹时域光谱THz‑TDS系统录取数据：将TDS系统固定不动，通过三维扫描架系统实现目标物体相对于TDS系统的移动，通过扫描架系统中的转台实现目标的旋转；设初始角度为0度，角度采样间隔为Δθ，旋转次数为N，得到总的成像角度大小为θ＝NΔθ；每旋转一个角度，通过扫描架控制目标在垂直于波束的平面内进行水平移动，设移动间隔为Δl，水平移动次数为M，每移动一次则录取一次数据，每次录取数据的长度为K，得到录取的数据大小为N×M×K；(2)对录取数据进行预处理：即先对数据进行快速傅里叶变换FFT，将数据从时域变换到频域，再用500‑520GH...

【技术特征摘要】
1.基于有序子集快速收敛的太赫兹成像方法，包括如下：(1)通过太赫兹时域光谱THz-TDS系统录取数据：将TDS系统固定不动，通过三维扫描架系统实现目标物体相对于TDS系统的移动，通过扫描架系统中的转台实现目标的旋转；设初始角度为0度，角度采样间隔为Δθ，旋转次数为N，得到总的成像角度大小为θ＝NΔθ；每旋转一个角度，通过扫描架控制目标在垂直于波束的平面内进行水平移动，设移动间隔为Δl，水平移动次数为M，每移动一次则录取一次数据，每次录取数据的长度为K，得到录取的数据大小为N×M×K；(2)对录取数据进行预处理：即先对数据进行快速傅里叶变换FFT，将数据从时域变换到频域，再用500-520GHz的太赫兹频段信号的积分和作为最终的信号，得到大小为N×M的预处理后数据S；(3)根据比尔定律，对预处理后数据S进行归一化后取对数，再取负值，得到衰减系数线积分数据：B＝-ln(S/max(S))；(4)将衰减系数线积分数据B根据子集均衡条件按照角度划分为如下有序子集：其中，k为第k个子集，k＝1,2...Nsub，Nsub为划分的子集个数，H为每个子集包含的角度的个数：H＝N/Nsub，θk,h为第k个子集中第h个角度，θk,h＝(k-1)Δθ+(h-1)NsubΔθ，h＝1,2...H，为B中对应角度为θk,h的数据；(5)对有序子集数据利用二次步长收敛的期望最大化算法进行成像：(5a)设初始化图像为x0，其中x0中的元素为:其中J＝M2为图像像素个数；(5b)利用第1个子集数据更新图像，得到更新后的图像x(1)＝x(0)·Dc其中，x(1)为更新后的图像，Dc为修正因子；(5c)将重建出的x(1)作为初始值代入下一个子集中，重复步骤(5b)，循环更新图像直到...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁金闪，王天鹤，吴紫阳，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61