一种用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109658390A(43)申请公布日2019.04.19(21)申请号201811471308.9(22)申请日2018.12.04(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人姚敏赵增浩赵敏张越淇郭瑞鹏徐君(74)专利代理机构南京经纬专利商标代理有限公司32200代理人施昊(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/70(2017.01)权利要求书2页说明书7页附图3页(54)发明名称一种用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法(57)摘要本发明公开了一种用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法。根据正弦矩阵图的数据存储规则和感兴趣区域的物理位置范围进行感兴趣区域的提取；利用最大似然估计法对提取了感兴趣区域的正弦矩阵图进行图像重建，获得切片图；构建PCNN网络结构，利用PCNN网络对切片图进行处理，完成切片图的感兴趣区域的提取。本发明通过感兴趣区域的提取与单独处理，最大限度地保留感兴趣区域的信息，单独对感兴趣区域进行图像重建，在损失不关心区域信息的条件下，最大限度地保留了感兴趣区域的原始信息，有利于提高感兴趣区域的成像分辨率，有利于对病变部位的准确判断。CN109658390ACN109658390A权利要求书1/2页1.一种用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)根据正弦矩阵图的数据存储规则和感兴趣区域的物理位置范围进行感兴趣区域的提取；(2)利用最大似然估计法对提取了感兴趣区域的正弦矩阵图进行图像重建，获得切片图；(3)构建PCNN网络结构，利用PCNN网络对切片图进行处理，完成切片图的感兴趣区域的提取。2.根据权利要求1所述用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法，其特征在于，步骤(1)的具体过程如下：(101)将PET探测器排布为圆环形，对所有探测器按照排布顺序进行编号，并将探测器任意两两作为一组，组成探测器对，根据正弦矩阵图的定义，确定每个探测器对的对应符合响应线在正弦矩阵图二维矩阵中的(r，θ)坐标，其中，横坐标r表示环形探测器探测视野中心点到符合响应线的距离，纵坐标θ表示符合响应线的垂直线与水平方向的夹角；(102)以被测对象在探测视野中的物理位置为依据，将被测对象中重点检查区域作为感兴趣区域，在探测视野中进行位置的框定；(103)根据感兴趣区域像素点位置与探测器对的位置，分别找出每个像素点处发生正电子湮灭对应产生的符合响应线以及对应的探测器对，并对应于正弦矩阵图中的位置进行标注；根据此方法将所有感兴趣区域像素点发生湮灭形成的符合响应线的位置进行记录，确定正弦矩阵图中全部的感兴趣区域位置信息；(104)PET探测器对目标对象进行检测，得到该对象的检测数据形成的正弦矩阵图；根据步骤(103)中记录的感兴趣区域的位置信息，将检测得到的正弦矩阵图中对应感兴趣区域位置的数据保留，其他数据都置0，由此获得目标对象的提取了感兴趣区域的正弦矩阵图。3.根据权利要求2所述用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法，其特征在于，在步骤(101)中，组成一组探测器对的两个探测器之间至少相隔2个探测器。4.根据权利要求2所述用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法，其特征在于，步骤(2)的具体过程如下：2将尺寸为m×m的切片图像的m个像素表示成一维数据形式，xj为第j像素中的核素浓2度，j＝1,2,…,m，yi为第i组探测器对所记录的正电子放射数，在xj处放射源放射的正电子被第i组探测器对所记录的正电子放射数yi服从参数为pijxj的Poisson分布，即：其中，pij为xj处放射正电子被第i组探测器对计数的概率；检测正电子数偏离其总体均值的数量当作噪声，将式(1)改写成：其中，ei表示噪声项，I为探测器对数目；2CN109658390A权利要求书2/2页在Poisson噪声模型下式(2)的极大似然函数：其中，Y表示所有探测器对，X表示图像所有像素，假定各个探测器对的数据相互独立；从优化的角度，极大似然函数等价于极大化的对数似然函数：将极大似然函数准则下PET成像问题归结为以下的约束优化问题：maxL(X)(5)其中的约束是待估参数物理意义相一致的简单非负约束，最终以上述问题的解作为放射性核素浓度分布参数的估计值，重建PET图像的目标函数：X*＝argmaxL(X)(6)利用如下的最大似然期望统计迭代公式求解式(6)：其中，上标k表示第k次迭代的值；经过10次迭代，得到按照m×m的二维图形拉成一维数据相反的方法，把还原成m×m的二维图像，即得到二维切片图。5.根据权利要求1所述用于正电子检测正弦矩阵图的感兴趣区域提取方法，其特征在于