[发明专利]活体荧光的光谱解混探测方法

权利要求书

1.一种活体荧光的光谱解混探测方法，其特征在于包括如下步骤：

—获取待分析的活体荧光图像，分析该活体荧光图像的混合荧光光谱，根据自发荧光光谱和目标荧光光谱，建立当前荧光图像的线性光谱混合模型；

—建立所述线性光谱混合模型的正交子空间投影，结合最小二乘算法消除所述线性光谱混合模型中的自发荧光光谱，进而非分离得出感兴趣光谱，即目标荧光光谱；

所述建立当前荧光图像的线性光谱混合模型的过程如下：

—将所述荧光图像中的混合像元视为由多个不同的端元组成，得到所述的线性光谱混合模型如下：

其中：p为端元数，r是图像中l维光谱向量，即r∈R^1×l，l为图像波段数，M是l×p矩阵，即端元矩阵，其中的每一列m_i均为一个端元信号向量，α＝(α₁,α₂,…,α_p)^T是一个p×1的丰度向量，e为误差项，α为丰度向量；

—将所述的端元矩阵M分解为目标荧光光谱t＝m_p和非期望光谱矩阵U，相应的，丰度向量α也分为α_p和γ两部分，其中α_p表示目标荧光光谱的丰度，而γ表示非期望光谱矩阵的丰度，e是误差项；

相应的所述的混合模型表达式r＝Mα+e，改写为如下形式：

r＝tα_p+Uγ+e

非期望光谱矩阵U，所决定的正交投影空间用表示，则

U^#＝(U^TU)^-1U^T

其中，I是单位矩阵，U^#表示矩阵U的伪逆，U^T表示矩阵U的转置；

将所述的正交投影空间作用于所述的感兴趣光谱，即目标荧光光谱t，得到目标荧光光谱t区别于非期望光谱矩阵U，完全消除U并能够代表当前的目标荧光光谱t的残余向量t'；

该目标荧光光谱t的残余向量单位向量如下：

利用正交子空间投影方法得到t′，由此得到每个目标光谱的残余向量t_i′或残余单位向量d_i，i＝1,…,n；

以所述的残余向量作为目标荧光光谱的在所述的线性光谱混合模型中的权重

其中，b表示自发荧光光谱，b^T表示b的转置；

考虑自发荧光周围环境光的影响，以及目标光谱与自发荧光之间的作用影响，对自发荧光进行加权，消除自发荧光后的目标光谱为

t_i′＝t_i-βb

其中β表示自发荧光的加权值，根据用户的需求进行调整，值的大小代表自发荧光的作用大小；

在线性叠加作用之外，如果目标荧光光谱对其有削弱作用，则取值小于1；若考虑环境自发荧光的附加影响，则取值大于1；

而上述由正交子空间投影所得到的β^*，实际上是β的一种自动确定方式，其将自发荧光方向上的成分完全从目标光谱中去掉。

2.根据权利要求1所述的活体荧光的光谱解混探测方法，其特征还在于：目标荧光光谱的含量，根据所述的残余单位向量按照下式计算：

其中，表示利用正交子空间投影方法获得的第i个端元的丰度，表示目标端元的正交残余向量，t^T表示目标端元的转置。