恭喜浙江工业大学冯远静获国家专利权
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龙图腾网恭喜浙江工业大学申请的专利基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN114387381B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-05-30发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202210048674.3,技术领域涉及:G06T15/08;该发明授权基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法是由冯远静;桑田;何建忠;潘轶昂;周文洋;章诚哲;曾庆润设计研发完成,并于2022-01-17向国家知识产权局提交的专利申请。
本基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法在说明书摘要公布了:一种基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法,包括以下步骤:1基于流体力学微分方程对纤维方向分布进行描述,假设脑白质中水分子沿神经纤维方向做扩散运动是一种流体运动,流线对应于脑神经纤维轨迹,流场表示粒子运动轨迹的切向量,通过三维空间上的流场分布函数来描述空间上连续的纤维方向分布;2基于全局流场分布函数进行前端视觉通路重建,估计流场分布函数,并用四阶Runge‑Kutta算法计算每一步的纤维跟踪方向,从而完整重建出前端视觉通路。本发明能够显著减少重建时间,提高重建精度,从而提高前端视觉通路重建的时效性和实用性。
本发明授权基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法在权利要求书中公布了:1.一种基于全局优化流线微分方程的前端视觉通路重建方法,其特征在于,所述方法包括以下步骤:1基于流体力学微分方程对纤维方向分布进行描述,假设脑白质中水分子沿神经纤维方向做扩散运动是一种流体运动,流线对应于脑神经纤维轨迹,流场表示粒子运动轨迹的切向量,通过三维空间上的流场分布函数来描述空间上连续的纤维方向分布;2基于全局流场分布函数进行前端视觉通路重建对于前端视觉通路的每一个部分,全局的流线微分方程成像需要流场分布函数;前端视觉通路的流场分布函数由前端视觉通路掩膜,体素内纤维方向分布以及重建终止区域三部分决定;首先,前端视觉通路的掩膜是将前端视觉通路图谱中的纤维映射到患者脑纤维所在的个体空间,标记患者脑纤维包含在图谱映射到的体素,并将所有标记了的体素进行提取;其次,对于每一个在前端视觉通路重建掩膜中的体素,基于体素内纤维方向分布,计算选定方向与当前体素内所有纤维束的切线之间的夹角,保留当前体素峰值图像三个方向中夹角最小的一个;再次,视神经从眼球通向视交叉,而视神经从视交叉处进入外侧膝状体,因此重建的终止区域由两部分构成,一部分区域是在眼球附近,选取前端视觉通路分割出的离眼球最近的30个体素作为终止区域,另一部分是在外侧膝状体,由视觉系统的解剖学定义;估计流场分布函数,并用四阶Runge-Kutta算法计算每一步的纤维跟踪方向,从而完整重建出前端视觉通路;所述步骤1中,设Ω是扩散张量成像图像上所有的纤维路径,设vp=[vXp,vYp,vZp]T是扩散张量成像在空间坐标[x,y,z]中点p处的场向量,流线分布由一系列的流线集合构成S={si,i=1,…,n},流线集合S中,纤维束由满足下述条件的流线来表示:纤维路径上每坐标p=[x,y,z]处的切向量等于场向量vp,即 引入一个流线微分方程,用公式2中的三元n阶方程逼近场向量 其中ai,j,k代表一个多项式系数,每一个点上的场向量表示为:vp=[vXp,vYp,vZp]T公式3由于纤维流线轨迹互不相交,满足Si∩Sj=0,i≠j,这是由流线微分方程定义的: 假设水分子在同一纤维中的扩散位移具有连续性,根据连续不可压缩流体理论,纤维流动的发散性用来描述纤维轨迹的空间连续性 当纤维束到达终止区域时,散度满足以下等式:divΩ=0公式6三元方程的形式旨在使用散度来限制纤维方向分布的估计,通过拟合的方法找到全局最佳的轨迹,系数矩阵A包含了多项式中的所有系数,A表达式如下: A基于扩散图像使用全局最小损失函数进行计算: 其中D是p=[x,y,z]处的方向。
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