[发明专利]活体荧光的光谱解混探测方法

说明书

本发明提出了一种活体荧光的光谱解混探测方法，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。

技术领域

本发明涉及一种活体荧光的光谱解混探测方法，G06计算；推算；计数G06T一般的图像数据处理或产生G06T7/00图像分析，例如从位像到非位像。

背景技术

活体荧光技术可以模拟生物医学上，靶向药物对特定肿瘤的定位效果，从而分析药物的性能并帮助进行实时的手术指导。该功能的实现依赖于活体荧光的准确分解和探测。

在本领域中，还处于探索阶段，没有形成业内共识的既行之有效，又具备合理计算量的方法。

高光谱遥感现在广泛应用于各种领域，因为高空间分辨率和光谱分辨率使得它为事物提供更多的信息。目标检测和光谱解混是高光谱技术中最重要的主题，它使我们可以精确地分析混合像素中目标的存在和的比重情况。

图1给出了光谱混合的不同方式，图1(a)为线性混合方式，就地物反射面而言，入射的电磁波仅与地表的一种成分相互作用。如果可以将单个像素面积内地面区域根据地物的面积比例进行划分，则反射的电磁波也可以认为是由地物光谱曲线按照相应的比例线性混合而成，丰度则对应于端元在混合像元中的面积比。

图1(b)对应于非线性光谱混合方式，其中的各种地物成分互相作用，在小于光子路径长度的空间尺度内，不同组分之间的相互作用产生了复杂的散射影响，使得混合像元光谱由各端元光谱非线性方式混合而成。

在活体荧光探测中，活体自发荧光与目标荧光在宏观上属于线性混合，但是微观上目标荧光与自发荧光互相作用，且目标荧光区域周围的自发荧光作为环境光也对感知器探测到的光谱起到一定的作用。

发明内容

本发明提出的一种活体荧光的光谱解混探测方法，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。

作为优选的实施方式，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分解为感兴趣端元t＝m_p和其余端元的光谱矩阵U，相应的，丰度向量α也分为α_p和γ两部分，其中α_p表示感兴趣端元的丰度，而γ表示其余端元的丰度，e是噪声；

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，即所述的自发荧光光谱U所决定的正交投影空间用表示，则