[发明专利]一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法

权利要求书

1.一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、对由成像系统采集的尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据进行插值，得到尺寸为[(M-1)×(N+1)+1]×[(M-1)×(N+1)+1]×t的回波光子分布数据；其中M×M表示数据采样点，t表示时间，N为插值次数；

步骤二、将尺寸为[(M-1)×(N+1)+1]×[(M-1)×(N+1)+1]×t的回波光子分布数据作为三维重建算法的输入，得到更高分辨率的三维像。

2.根据权利要求1所述的一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

步骤1.1、对由成像系统采集的尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据，选择其中任意一个四邻域采样点，所对应的回波光子分布数据分别记为：

步骤1.2、对四邻域采样点内部进行N次插值，原四邻域采样点对应的尺寸为2×2×t的回波光子分布数据经插值后得到新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据；根据最邻近插值原理，以距离插值点最近的采样点为依据进行赋值；记新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据中第i行、第j列的插值数据为其表达式为：

步骤1.3、遍历尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据中所有的四邻域采样点，完成对整个采集数据的插值，得到尺寸为[(M-1)×(N+1)+1]×[(M-1)×(N+1)+1]×t的回波光子分布数据。

3.根据权利要求1所述的一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

步骤1.1、对由成像系统采集的尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据，选择其中任意一个四邻域采样点，所对应的回波光子分布数据分别记为：

步骤1.2、对四邻域采样点内部进行N次插值，原四邻域采样点对应的尺寸为2×2×t的回波光子分布数据经插值后得到新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据；根据双线性插值原理，根据四个邻域采样点到插值点的距离不同，赋予不同的权重，对四个邻域采样点对应的回波光子分布数据加权平均得到插值点对应的回波光子分布数据；记新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据中第i行、第j列的插值数据为其表达式为：

步骤1.3、遍历尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据中所有的四邻域采样点，完成对整个采集数据的插值，得到尺寸为[(M-1)×(N+1)+1]×[(M-1)×(N+1)+1]×t的回波光子分布数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法，其特征在于，所述步骤一具体为：

步骤1.1、选取BiCubic基函数以描述十六邻域内各采样数据的权重系数，其中BiCubic基函数形式如下：

式中，a＝-0.5；

步骤1.2、对由成像系统采集的尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据，选择其中任意一个四邻域采样点，所对应的回波光子分布数据分别记为：

步骤1.3、对四邻域采样点内部进行N次插值，原四邻域采样点对应的尺寸为2×2×t的回波光子分布数据经插值后得到新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据；根据双三次插值原理，根据十六个邻域采样点(4×4)到插值点的距离不同，赋予不同的权重，对十六邻域采样点对应的回波光子分布数据加权平均得到插值点数据；记新的尺寸为(2+N)×(2+N)×t的回波光子分布数据中第i行、第j列的插值数据为其表达式为：

其中m为I-1至I+2的整数，n为J-1至J+2的整数；

对位于边界上的四邻域采样点，在进行三线性插值时会出现参考采样点数不足的情况，此时对4×4参考点中缺失的采样点赋值为零；

步骤1.4、遍历尺寸为M×M×t的原始回波光子分布数据中所有的四邻域采样点，完成对整个采集数据的插值，得到尺寸为[(M-1)×(N+1)+1]×[(M-1)×(N+1)+1]×t的回波光子分布数据。

5.根据权利要求1-4任一所述的一种基于插值的光子计数非视域三维成像超分辨方法，其特征在于，步骤二中，三维重建算法采用频率-波数(f-k)偏移算法、光锥变换(LCT)算法或滤波反投影(FBP)算法。