基于乘子法的自发荧光断层成像重建方法技术

一种基于乘子法的自发荧光断层成像重建方法，使用有限元分析方法扩散方程进行离散化，基于L1范数的惩罚项建立无约束条件最优化问题模型；得到所述无约束条件最优化问题模型的对偶模型；建立所述对偶模型的增广拉格朗日函数；简化增广拉格朗日函数的最大值函数；使用截断牛顿法求解增广拉格朗日函数的最大值；将增广拉格朗日函数的梯度作为目标向量的最快下降方向对目标向量进行更新；更新惩罚向量；计算目标函数值J(w)，如果||(J(w)k-J(w)k-1)||/||Φm||≥tol为真，计算k＝k+1并跳至步骤S4，否则，结束计算，其中，tol为目标函数的收敛效率阈值。本发明专利技术能够快速地在较大成像区域内得到准确可靠的光源分布信息，除正则化参数的以外其他参数都可以实现自适应调整，从而提高了成像的鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于光学分子影像领域，涉及自发荧光断层成像重建方法，尤其是一种。
技术介绍
光学分子影像技术是在分子细胞水平上实现生物体生理、病理变化的实时、无创、在体成像。荧光断层成像作为一种重要的光学分子影像成像模态，具有高灵敏度、低费用、无放射性等诸多优点，已经在新型药物研发，在体观测肿瘤发生、发展、转移机理等多个领域获得了广泛的应用。由于在近红外和可见光波长范围里，光子在生物体 组织中传播时会发生复杂的散射，因而二维平面自发荧光成像往往不能提供自发荧光光源的准确位置，而且具有无法获得荧光光源深度信息的固有缺陷。自发荧光断层成像重建技术通过测量边界表面的突光光强分布，实现了突光光源的三维精确定位。自发荧光断层成像重建是一个典型的病态问题。而且通常，表面荧光光强非常微弱，导致CCD探测器所采集到的信号混有大量干扰噪声，从而进一步增加了荧光光源重建的复杂性，限制了自发荧光成像技术在实际中的应用。研发一种能够准确、快速、鲁棒的荧光光源重建技术一直是国际上一个研究热点，但是到目前为止，还没有一种公认的技术能够实现这一目标。现有的重建方法大都是将荧光光源重建看作是求解最优化问题。正则化方法是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于乘子法的自发荧光断层成像重建方法，包括步骤：S1使用有限元分析方法扩散方程进行离散化，基于L1范数的惩罚项建立无约束条件最优化问题模型；S2得到所述无约束条件最优化问题模型的对偶模型；S3建立所述对偶模型的增广拉格朗日函数；S4：简化增广拉格朗日函数的最大值函数；S5使用截断牛顿法求解增广拉格朗日函数的最大值；S6将增广拉格朗日函数的梯度作为目标向量的最快下降方向对目标向量进行更新；S7更新惩罚向量；S8计算目标函数值J(w)，如果||(J(w)k?J(w)k?1)||/||Φm||≥tol为真，计算k＝k+1并跳至步骤S4，否则，结束计算，其中，tol为目标函数的收敛效率阈值。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：田捷，郭伟，杨鑫，
申请(专利权)人：中国科学院自动化研究所，
类型：发明
国别省市：