一种波谱相位校正方法
【专利摘要】本发明公开了一种波谱相位校正方法，包括提供待校正波谱及复频域模型；采用所述复频域模型对所述待校正波谱进行拟合，以对所述待校正波谱进行相位校正,所述待校正波谱和所述复频域模型分别包括至少一个对应的子波形；所述复频域模型包括模型实部和模型虚部,所述待校正波谱包括波谱实部和波谱虚部,通过所述模型实部和模型虚部分别拟合所述波谱实部和所述波谱虚部,以对所述待校正波谱进行相位校正。本发明提供的波谱相位校正方法，能够根据波谱信号，得到波谱的零阶或一阶相位偏差，并具有更好的抗噪声干扰的特性。
【专利说明】一种波谱相位校正方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种相位校正方法，尤其涉及一种波谱相位校正方法。
【背景技术】
[0002]经过傅里叶变换后得到的磁共振波谱(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)信号，其实部为吸收谱，虚部为色散谱。在实际应用中，由于存在发射器和接收器之间的相位偏移或采样的延迟等原因，MRS经常发生吸收型和色散型的混叠，即发生相位偏差。为了获得所需的纯吸收谱，需要进行相位校正。在各种类型的相位偏差中，对MRS信号影响最大的是与频率无关的零阶相位和与频率呈线性关系的一阶相位。
[0003]现有的MRS相位校正方法主要包括Ernst积分法、色散-吸收线型(Dispersion-Absorption plots, DI SPA)法和熵最小化方法。其中，Ernst 积分法基于的原理为:当偏转相位为O时，MRS波谱实部正值的积分最大，负积分最小，此时两者的比值最大，而相位向正负方向偏转都会导致该比值变小。具体地可参见文献 I:Richard R Ernst, Numerical Hilbert transform and automaticphase correction in magneticresonance spectroscopy.Journal of MagneticResonance, 1969，I (I)，pp: 7-26。这种方法最直观，但有很多缺点，如对基线非常敏感，无法区分相邻波峰，抗噪声效果也不好。尽管之后对此提出很多改进，但性能并没有明显提升。
[0004]DISPA线型法首先以信号实部值和虚部值为坐标，在直角坐标系(X，y)上作图，则理想情况下每个波对应于过原点的一个圆，这个圆称为DISPA圆。当相位为O时，DISPA圆在y轴右侧并与y轴相切。当相位正向偏转，DISPA圆也绕坐标原点逆时针旋转。因此，相位校正时，只要把具有相位偏差的波谱对应的DISPA圆旋转到零相位处即可。具体地可参见文献2:王超，黄颖颖，杨光，核磁共振谱图相位校正新方法——等密度点连线法，波谱学杂志，2004，21 (4)，445-457。该方法也存在对信噪比的要求较高，无法区分相邻波峰等缺点。
[0005]以上两类方法都是基于MRS的一个波峰进行零阶相位校正，要得到一阶相位，需要分别对多个波峰校正后，根据各波峰的零阶相位值拟合一条直线，才能得到整体波谱的零阶和一阶相位偏差。由于在每个波峰的计算中都会出现误差，导致最后结果更加不准确。
[0006]熵最小化方法则直接针对全部信号，一次性得到波谱的零阶和一阶相位偏差，避免了二次拟合过程中的误差。其原理是采用谱的微分代表概率分布，选择合适的表达式计算波谱的熵，使得波谱在相位偏差为O时的熵最小。具体地可参见文献3:LiChen, Zhiqiang ffeng, LaiYoong Goh,et al., An efficient algorithm for automaticphasecorrection of NMR spectra based on entropy minimization.Journal of MagneticResonance, 2002, 158 (1-2)，pp: 164-168。但该方法同样存在对噪声敏感的缺点，当信号中波峰的个数较少或噪声较大时，并不满足无相位偏差时熵最小的前提条件。
[0007]此外，还有其他现有方法，如在信号时域进行傅里叶变换时，加入频率二次函数项，变换后将相位的偏移转换为二次曲线在频率轴位置上的偏移，然后用波峰中每个点的相角拟合该二次曲线，得到相位的偏移量。具体地可参见文献4 JohannesJ.Van Vaals, Method of and device for automatic phase correction of complexNMRspectra.US Patent, 4，857，844，1989。此方法缺点在于时域FID信号比较复杂，模型很难模拟真实的信号。此外，当波谱中有多个波峰时仍然需要对每个波峰进行单独拟合再加权。
【发明内容】
[0008]本发明所要解决的技术问题是提供一种波谱相位校正方法，能够根据MRS信号，同时得到波谱的零阶和一阶相位偏差，并具有更好的抗噪声干扰的特性。
[0009]本发明为解决上述技术问题而采用的技术方案是提供一种波谱相位校正方法，包括提供待校正波谱及复频域模型；采用所述复频域模型对所述待校正波谱进行拟合，得到波谱的相位偏差，以对所述待校正波谱进行相位校正，所述待校正波谱和所述复频域模型分别包括至少一个对应的子波形。
[0010]上述的波谱相位校正方法，其中，所述复频域模型包括模型实部和模型虚部，所述待校正波谱包括波谱实部和波谱虚部，通过所述模型实部拟合所述波谱实部，通过所述模型虚部拟合所述波谱虚部。
[0011 ] 上述的波谱相位校正方法，其中，所述拟合包括提供用于拟合的目标函数，所述目标函数与所述待校正波谱和所述复频域模型的差异度相关。
[0012]上述的波谱相位校正方法，其中，所述目标函数为基于最小二乘法的目标函数或者是基于绝对误差的目标函数。
[0013]上述的波谱相位校正方法，其中，所述待校正波谱和所述复频域模型的差异度包括所述模型实部和波谱实部的差异度，及所述模型虚部和波形虚部的差异度。
[0014]上述的波谱相位校正方法，其中，所述复频域模型的差异度包括每个子波形对应的模型实部和波谱实部的差异度，及每个 子波形对应的所述模型虚部和波形虚部的差异度。
[0015]上述的波谱相位校正方法，其中，所述目标函数为ε，表达为:
【权利要求】
1.一种波谱相位校正方法，其特征在于，提供待校正波谱及复频域模型；采用所述复频域模型对所述待校正波谱进行拟合，得到波谱的相位偏差，以对所述待校正波谱进行相位校正，所述待校正波谱和所述复频域模型分别包括至少一个对应的子波形。
2.如权利要求1所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述复频域模型包括模型实部和模型虚部，所述待校正波谱包括波谱实部和波谱虚部，通过所述模型实部拟合所述波谱实部，通过所述模型虚部拟合所述波谱虚部。
3.如权利要求2所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述拟合包括提供用于拟合的目标函数，所述目标函数与所述待校正波谱和所述复频域模型的差异度相关。
4.如权利要求3所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述目标函数为基于最小二乘的目标函数或者是基于绝对误差的目标函数。
5.如权利要求3所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述待校正波谱和所述复频域模型的差异度包括所述模型实部和波谱实部的差异度，及所述模型虚部和波形虚部的差异度。
6.如权利要求5所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述复频域模型的差异度包括每个子波形对应的模型实部和波谱实部的差异度，及每个子波形对应的所述模型虚部和波形虚部的差异度。
7.如权利要求3所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述目标函数为ε，表达为:
8.如权利要求1所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述复频域模型包括至少一个待定系数，所述复频域模型用于拟合所述待校正波谱前，还包括确定所述复频域模型中所述待定系数的取值范围，所述待定系数至少包括待定相位系数。
9.如权利要求8所述的波谱相位校正方法，其特征在于，根据所述待校正波谱的形状，确定所述复频域模型中待定系数的取值范围。
10.如权利要求9所述的波谱相位校正方法，其特征在于，还包括:在所述待定系数的取值范围内，对所述目标函数进行循环迭代，计算所述目标函数的数值，并选取所述目标函数最小值对应的待定相位系数作为所述待校正波谱的相位系数。
11.如权利要求1至10项中任一项所述的波谱相位校正方法，其特征在于，还包括:所述相位为O阶相位、一阶相位或一阶以上的相位。
12.如权利要求1至10项中任一项所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述待校正波谱为大脑部位图像的波谱。
13.如权利要求1所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述复频域模型G(X)表达式如下:
14.如权利要求13所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述相位偏移校正函数为O阶相位偏移校正函数、一阶相位偏移校正函数或一阶以上相位偏移校正函数。
15.如权利要求13所述的波谱相位校正方法，其特征在于，所述每个波峰中心频率Xi和所述待校正波谱的检测部位 的化学成分相关。
【文档编号】G01R33/44GK103885014SQ201210563397
【公开日】2014年6月25日 申请日期:2012年12月21日 优先权日:2012年12月21日
【发明者】王晓东, 李程 申请人:上海联影医疗科技有限公司