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专利号: 201810817979X
申请人: 厦门理工学院
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:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于截断核范数的磁共振波谱重建方法,其特征在于包括以下步骤:

1)截断核范数的定义:给定一个矩阵X∈£N×M,N,M分别为矩阵的行数和列数,其截断核范数||X||r的定义为min(N,M)-r个最小奇异值之和:将奇异值按从大到小排列,其中σi(X)为X的第i大奇异值;min(N,M)为N,M中最小值;参数r取正整数;

2)建立基于截断核范数的重建模型:

其中,PΩX表示对X进行欠采样,X为待重建的二维磁共振谱的时间信号,Y为欠采样信号中丢失数据点进行填零后的欠采样时间信号,RX为对X构建分块汉克尔矩阵, 表示矩阵的弗罗贝尼乌斯范数的平方,λ为正则化参数并用于权衡||RX||r和 的重要性;

3)建立基于截断核范数的优化模型:

其中,A∈£r×M,B∈£r×N,AAH=Ir×r,BBH=Ir×r,AH,BH分别为A,B的复共轭转置矩阵,||RX||*为矩阵RX的核范数,核范数的定义为矩阵的奇异值之和;

4)提出基于截断核范数重建优化模型的求解算法;

5)对Xk+1进行傅里叶变换得到磁共振波谱。

2.如权利要求1所述一种基于截断核范数的磁共振波谱重建方法,其特征在于在步骤

4)中,所述提出基于截断核范数重建优化模型的求解算法的具体方法为:为求解公式(3)中的重建模型,采用交替乘子算法,令X1=Y,在第l次迭代过程中,固定Xl,利用Xl的奇异值分解计算左奇异向量矩阵Al和右奇异向量矩阵Bl,代入公式(4)计算得到Xl+1:其中, 为矩阵 的迹,迹的定义是矩阵 的对角元素之和,利用交替方向乘子法求解模型公式(4),引入一个中间变量Z,令Z=RX,将公式(4)松弛为:公式(5)的增广拉格朗日形式为:

其中,<·,·>为向量内积空间,即 表示取复数的实部,参数β取大于零的值,D为拉格朗日乘子;

采用交替乘子法对公式(6)求解,公式(6)的优化问题通过求解下式得到:对X进行求解,结果为:

其中,Xk+1为X第k+1次迭代时的值,Zk,Dk为Z,D第k次迭代时的值,矩阵右上角符号“-1”表示求矩阵的逆;

采用奇异值收缩算法对Z进行求解,结果为:

其中,Zk+1为Z第k+1次迭代时的值, 为奇异值收缩算子,Al,Bl分别为Α,Β第l次迭代的值;

最后,对D求解,结果为:

Dk+1←Dk+τ(RXk+1-Zk+1)          (10)其中,τ为迭代步长;

当达到迭代停止准则时,迭代外层停止准则设定为 小于设置的阈值η或达到最大迭代次数,内层迭代停止准则为 小于设定的阈值;

当迭代停止时,根据公式(8)得到完整的矩阵Xk+1,即为磁共振波谱的完整时间信号。