[发明专利]一种基于迭代重加权的生物自发荧光断层成像方法

权利要求书

1.一种基于迭代重加权的生物自发荧光断层成像方法，其包括如下步骤：

步骤1、将生物体中预定组织器官的Micro-CT成像数据进行合成，建立非匀质三维生物体模型，并对其进行离散化，得到离散化的非匀质三维生物体模型；其中所述非匀质三维生物体模型中各个组织器官具有相应的光学系数值；

步骤2、将利用自发荧光成像得到的所述生物体的多角度二维表面光强分布信息映射到所述离散化的非匀质三维生物体模型的三维表面，得到生物体表面光强分布，并建立光子传输模型；

步骤3、采用有限元方法将上述光子传输模型转换为线性矩阵方程的形式；

步骤4、利用范数正则化与迭代重加权相结合的优化策略，对上述线性矩阵方程进行变换，得到优化目标函数；

步骤5、引入迭代收缩算子，以逐步迭代的方式对所述优化目标函数求解，得到生物体内部的光强分布。

2.如权利要求1所述的自发荧光断层成像方法，其特征在于，步骤1具体包括：

步骤11、利用图像分割技术将生物体的Micro-CT成像数据进行分割，提取出生物体内部预定组织器官的Micro-CT成像数据；

步骤12、将所提取的预定组织器官的Micro-CT成像数据进行图像合成，建立仅包括所述预定组织器官的三维生物体模型；

步骤13、对于所建立的三维生物体模型中的各个组织器官赋予相应的光学系数值，以形成非匀质的三维生物体模型；

步骤14、对所述非匀质的三维生物体模型进行离散化处理，得到离散化的非匀质三维生物体模型。

3.如权利要求1所述的自发荧光断层成像方法，其特征在于，步骤2具体包括：

步骤21、利用自发荧光成像技术从多角度获得所述生物体表面的二维表面光强分布信息；

步骤22、利用配准技术将从多角度获得的生物体的二维表面光强分布信息映射至所述离散化的非匀质三维生物体模型表面，得到生物体表面的三维光强分布信息；

步骤23、建立所述离散化的非匀质三维生物体模型的所述三维光强分布信息、各个组织器官的光学系数值与生物体内部光强分布信息的光子传输模型。

4.如权利要求3所述的自发荧光断层成像方法，其特征在于，所述光子传输模型如下表示：

-▿·[D(r)▿Φ(r)]+μa(r)Φ(r)=S(r)r∈ΩΦ(r)+2κ(n)D(r)[v(r)·▿Φ(r)]=0r∈∂Ω]]>

式中，是微分运算符，是偏微分运算符，Ω表示离散化的非匀质三维生物体模型的整个区域，表示该三维生物体模型的边界区域，r是离散化的非匀质三维生物体模型上相应离散点的位置向量；S表示生物体内部的光强分布，κ是预设的生物体与外部媒介的不匹配因子函数，n是预设的生物组织的折射系数，v是的单位法向量；μ_a和D分别为各个组织器官上的光学系数值，分别表示光学吸收系数和光学扩散系数，Φ表示生物体表面的三维光强分布信息。