[发明专利]一种基于同步聚类的多光源荧光分子断层成像重建方法

权利要求书

1.一种基于同步聚类的多光源荧光分子断层成像重建方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一，成像目标内包含重建目标，获取成像目标体表荧光的光通量密度；

步骤二，对成像目标进行CT扫描，获得成像目标的计算机断层成像数据；对成像目标的计算机断层成像数据进行三维重建并分割，得到成像目标的解剖结构信息；利用光通量密度和成像目标的解剖结构信息获得成像目标的光学特性参数；

步骤三，对成像目标的计算机断层成像数据进行离散化处理，得到多个目标网格节点、多个四面体以及目标网格节点和四面体之间的对应关系；

步骤四，根据成像目标的光学特性参数，基于光传输模型和有限元理论，建立光通量密度与重建目标的三维分布的线性关系；

步骤五，将步骤四得到的线性关系转换为L1范数极小化问题，求解L1范数极小化问题，获得重建目标的三维分布；

步骤六，根据重建目标的三维分布和目标网格节点，确定重建目标所包含的目标网格节点；

步骤七，利用重建目标包含的目标网格节点对重建目标的三维分布进行同步聚类，得到多个类别；根据目标网格节点和四面体之间的对应关系，每个类别形成一个子重建目标。

2.如权利要求1所述的基于同步聚类的多光源荧光分子断层成像重建方法，其特征在于，所述步骤四中的光通量密度与重建目标的三维分布的线性关系，采用如下公式表示：

ΑX＝Φ

其中，A是系统权重矩阵，Φ光通量密度，X是重建目标的三维分布。

3.如权利要求1所述的基于同步聚类的多光源荧光分子断层成像重建方法，其特征在于，所述步骤六中的根据重建目标的三维分布和目标网格节点，确定重建目标所包含的目标网格节点，具体实现方法如下：

重建目标的三维分布中的元素与所有目标网格节点一一对应，重建目标的三维分布中的有效元素所对应的目标网格节点所在位置即为重建目标所在位置；重建目标所包含的目标网格节点即为有效元素所对应的目标网格节点；其中，有效元素指的是大于某一设定阈值的元素。

4.如权利要求3所述的基于同步聚类的多光源荧光分子断层成像重建方法，其特征在于，所述步骤七中的利用重建目标包含的目标网格节点对重建目标的三维分布进行同步聚类，得到多个类别；根据目标网格节点和四面体之间的对应关系，每个类别形成一个子重建目标；具体包括以下步骤：

步骤7.1，步骤六得到的重建目标包含的所有目标网格节点形成集合D，确定集合D中所有目标网格节点的空间坐标w¹,w²,…,w^N和荧光产额N是集合D内所有目标网格节点的总数；

步骤7.2，针对集合D内的每一个目标网格节点构建迭代公式，并进行迭代计算，得到更新后的目标网格节点；若经过多次迭代后，满足迭代条件，则停止迭代，执行步骤7.3，否则，继续迭代；

步骤7.3，利用更新后的目标网格节点构建连接矩阵B；

步骤7.4，根据连接矩阵B形成多个最小生成树，每一个最小生成树包含的目标网格节点归为一个类别；

步骤7.5，根据目标网格节点与四面体之间的对应关系，一个类别内的所有目标网格节点形成多个四面体，多个四面体拼接在一起使得该类别内的目标网格节点形成一个三维图像，即为一个子重建目标。