一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验EIT成像方法

本发明涉及肺部电阻抗层析成像，特别是涉及一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法。

背景技术：

1、在eit(电阻抗层析成像)的生物医学应用中，电极的接触状态改变是接触阻抗产生的主要原因，电极接触状态的改变会导致测量数据中产生脉冲状噪声，该噪声会带来较为严重的重建伪影，影响成像质量。

技术实现思路

1、为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，本发明解决了现有技术中因脉冲状噪声影响成像质量的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，包括：

4、构建eit系统全链路噪声模型和第一eit成像优化函数；

5、引入ct先验信息，对所述第一eit成像优化函数进行求解，得到优化结果；

6、利用接触阻抗修正矩阵对所述eit系统全链路噪声模型进行噪声的估计及消除，得到修正边界电压；

7、根据所述修正边界电压和所述优化结果进行成像。

8、优选地，所述构建eit系统全链路噪声模型的步骤为:

9、获取边界电压信号表达式和成像过程表达式；

10、根据所述边界电压信号表达式和成像过程表达式得到eit系统的全局热噪声表达式；

11、根据所述eit系统的全局热噪声表达式得到图像伪影方差表达式；

12、根据所述图像伪影方差表达式得到eit系统全链路噪声模型。

13、优选地，所述利用接触阻抗修正矩阵对所述eit系统全链路噪声模型进行噪声的估计及消除，得到修正边界电压，包括：

14、在测量边界电压中加入接触阻抗修正矩阵，得到初始边界电压；

15、根据所述初始边界电压，建立目标函数并利用梯度下降的方法进行最优求解，得到边界电压优化表达式；

16、根据所述边界电压优化表达式得到修正边界电压。

17、优选地，所述对所述第一eit成像优化函数进行求解，得到优化结果，包括：

18、使用余弦相似性引入ct先验信息，根据所述第一eit成像优化函数得到第二eit成像优化函数；

19、利用共轭梯度方法或变换域方法对所述第二eit成像优化函数进行求解，得到优化结果。

20、优选地，利用变换域方法对所述第二eit成像优化函数进行求解，得到优化结果，包括：

21、构建变换域的肺部先验eit成像框架；

22、根据所述变换域的肺部先验eit成像框架得到参数水平集函数表达式和投影相似度函数表达式；

23、根据所述参数水平集函数表达式和投影相似度函数表达式得到优化结果表达式；

24、根据所述优化结果表达式得到优化结果。

25、优选地，所述eit系统全链路噪声模型的表达式为：

26、

27、其中，δ为重构图像，接触阻抗产生的伪影噪声，δn为重构图像伪影，λi:λ矩阵第i个分量，ei为e矩阵第i个分量，s:系统灵敏度矩阵，m×n矩阵。

28、优选地，所述第一eit成像优化函数为：

29、

30、其中，v为边界电压，f(δ):第一优化函数；δ：成像区域电导率分布；λ：吉洪诺夫均衡化参数。

31、优选地，所述第二eit成像优化函数为：

32、

33、其中，均为eit图像的归一化系数，均为ct图像归一化系数，δct为ct图像像素点。

34、优选地，所述修正边界电压表达式为：

35、

36、其中，为修正边界电压，w:接触阻抗修正矩阵，wi是接触阻抗修正矩阵w的第i个分量。

37、根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

38、本发明提供了一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，本发明构建eit系统全链路噪声模型和第一eit成像优化函数；引入ct先验信息，对所述第一eit成像优化函数进行求解，得到优化结果；利用接触阻抗修正矩阵对所述eit系统全链路噪声模型进行噪声的估计及消除，得到修正边界电压；根据所述修正边界电压和所述优化结果进行成像，本发明精确描述了系统噪声到图形重建伪影之间的关系，消除了接触阻抗的影响并通过余弦相似性来引入ct先验信息，实现计算加速以提升图像成像分辨率。

技术特征：

1.一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述构建eit系统全链路噪声模型的步骤为:

3.根据权利要求1所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述利用接触阻抗修正矩阵对所述eit系统全链路噪声模型进行噪声的估计及消除，得到修正边界电压，包括：

4.根据权利要求1所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述对所述第一eit成像优化函数进行求解，得到优化结果，包括：

5.根据权利要求4所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，利用变换域方法对所述第二eit成像优化函数进行求解，得到优化结果，包括：

6.根据权利要求1所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述eit系统全链路噪声模型的表达式为：

7.根据权利要求6所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述第一eit成像优化函数为：

8.根据权利要求7所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述第二eit成像优化函数为：

9.根据权利要求8所述的一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验eit成像方法，其特征在于，所述修正边界电压表达式为：

技术总结
本发明提供了一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验EIT成像方法，包括：构建EIT系统全链路噪声模型和第一EIT成像优化函数；引入CT先验信息，对所述第一EIT成像优化函数进行求解，得到优化结果；利用接触阻抗修正矩阵对所述EIT系统全链路噪声模型进行噪声的估计及消除，得到修正边界电压；根据所述修正边界电压和所述优化结果进行成像。本发明的目的是提供一种基于接触阻抗噪声分布的肺部先验EIT成像方法，本发明解决了现有技术中因脉冲状噪声影响成像质量的问题。

技术研发人员：孙江涛,白旭,徐立军,索鹏,高歌,李效霖,刘康祺
受保护的技术使用者：北京航空航天大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/7