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专利号: 2014100133408
申请人: 浙江工业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-11
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于H2/H∞混合滤波的静态PET图像重建方法,包括以下步骤:

(1)通过数据采集及校正,得到系统的观测数据,建立相应的状态空间模型; (2)基于状态空间H2滤波方法重构放射性浓度分布; (3)基于状态空间H∞滤波方法重构放射性浓度分布;

(4)提出H∞型的判别准则,若基于H2滤波的浓度重构结果满足H∞型的判别准则,最终将基于H2的滤波结果进行图像重建;否则,基于H2、H∞滤波的加权结果进行图像重建。

2.根据权利要求1所述的PET图像重建方法,其特征在于:步骤(1)建立了如下的状态空间模型 其中,t表示时间;y(t)是经过噪声矫正后得到的正弦图数据;D为系统矩阵,表示人体内放射性浓度与PET扫描之间的投影关系;A是状态转移矩阵;x(t)为放射性浓度分布,即需要重建的对象;v(t)是过程噪声;e(t)为数据采集并经噪声矫正后残留的噪声;v(t),e(t)相互独立且服从均值为0、方差分别为Q、R的正态分布,即考虑到实际操作中无法确知噪声的真实统计特性Q、R,同时作出合理假设,有限时间内噪声能量有界。

3.根据权利要求1所述的PET图像重建方法,其特征在于:步骤(2)根据下列方程得到基于H2滤波的重建结果: K1(t)=P1(t)DT(DP1(t)DT+R)-1 (3)

其中,K1(t)为t时刻的H2滤波增益矩阵, 为t时刻放射性浓度的滤波重建值, 为放射性浓度的滤波初始值,y(t)为可测得的校正后的正弦图数据,P1(t)为放射性浓度的预估误差协方差阵,P1(0)为初始放射性浓度的预估误差协方差。迭代从初始值P1(0)出发,结合量测值y(t),经过t次迭代,最终得到放射性浓度分布的估计值。

4.根据权利要求1所述的PET图像重建方法,其特征在于:步骤(3)根据下列方程得到基于H∞滤波的重建结果: T T -1

K2(t)=P2(t)D(I+DP2(t)D) (7)

其中,K2(t)为t时刻的H∞滤波增益矩阵, 为t时刻放射性浓度的H∞滤波重建值, 为t时刻放射性浓度的H∞预估重建值, 为放射性浓度的H∞初始预估值,y(t)为可测得的校正后的正弦图数据,P2(t)为空间浓度的H∞预估误差协方差阵,P2(0)为初始空间浓度的H∞预估误差协方差阵,γ是给定的噪声抑制参数。迭代从初始值 P2(0)出发,通过量测值y(t),经过t次迭代,最终得到放射性浓度分布的估计值

5.根据权利要求1所述的PET图像重建方法,其特征在于:步骤(4)中考虑到实际操作中很难准确选取PET系统噪声参数、但仅考虑噪声能量有界又可能导致估计结果的保守性;因此,结合H2、H∞滤波重构各自的优势,提出了判别准则J(t+1)≥0 (10)其中, 并根据判别准则按如下方式给出放射性浓度的最终重建结果: b(t)=[γ2I-(P2(t)-1+DTD)-1]-1 (15)

即先判断不等式(10)是否成立;如果成立,则得到最终的放射性浓度重建结果 否则,根据(13)(14)(15)计算θ值,对两种滤波重建结果进行加权,得到最终的放射性浓度重建结果