一種波譜相位校正方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種波譜相位校正方法，包括提供待校正波譜及復(fù)頻域模型；采用所述復(fù)頻域模型對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行擬合，以對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行相位校正,所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型分別包括至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的子波形；所述復(fù)頻域模型包括模型實(shí)部和模型虛部,所述待校正波譜包括波譜實(shí)部和波譜虛部,通過所述模型實(shí)部和模型虛部分別擬合所述波譜實(shí)部和所述波譜虛部,以對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行相位校正。本發(fā)明提供的波譜相位校正方法，能夠根據(jù)波譜信號(hào)，得到波譜的零階或一階相位偏差，并具有更好的抗噪聲干擾的特性。
【專利說明】一種波譜相位校正方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種相位校正方法，尤其涉及一種波譜相位校正方法。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過傅里葉變換后得到的磁共振波譜(Magnetic Resonance Spectroscopy, MRS)信號(hào)，其實(shí)部為吸收譜，虛部為色散譜。在實(shí)際應(yīng)用中，由于存在發(fā)射器和接收器之間的相位偏移或采樣的延遲等原因，MRS經(jīng)常發(fā)生吸收型和色散型的混疊，即發(fā)生相位偏差。為了獲得所需的純吸收譜，需要進(jìn)行相位校正。在各種類型的相位偏差中，對(duì)MRS信號(hào)影響最大的是與頻率無關(guān)的零階相位和與頻率呈線性關(guān)系的一階相位。
[0003]現(xiàn)有的MRS相位校正方法主要包括Ernst積分法、色散-吸收線型(Dispersion-Absorption plots, DI SPA)法和熵最小化方法。其中，Ernst 積分法基于的原理為:當(dāng)偏轉(zhuǎn)相位為O時(shí)，MRS波譜實(shí)部正值的積分最大，負(fù)積分最小，此時(shí)兩者的比值最大，而相位向正負(fù)方向偏轉(zhuǎn)都會(huì)導(dǎo)致該比值變小。具體地可參見文獻(xiàn) I:Richard R Ernst, Numerical Hilbert transform and automaticphase correction in magneticresonance spectroscopy.Journal of MagneticResonance, 1969，I (I)，pp: 7-26。這種方法最直觀，但有很多缺點(diǎn)，如對(duì)基線非常敏感，無法區(qū)分相鄰波峰，抗噪聲效果也不好。盡管之后對(duì)此提出很多改進(jìn)，但性能并沒有明顯提升。
[0004]DISPA線型法首先以信號(hào)實(shí)部值和虛部值為坐標(biāo)，在直角坐標(biāo)系(X，y)上作圖，則理想情況下每個(gè)波對(duì)應(yīng)于過原點(diǎn)的一個(gè)圓，這個(gè)圓稱為DISPA圓。當(dāng)相位為O時(shí)，DISPA圓在y軸右側(cè)并與y軸相切。當(dāng)相位正向偏轉(zhuǎn)，DISPA圓也繞坐標(biāo)原點(diǎn)逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。因此，相位校正時(shí)，只要把具有相位偏差的波譜對(duì)應(yīng)的DISPA圓旋轉(zhuǎn)到零相位處即可。具體地可參見文獻(xiàn)2:王超，黃穎穎，楊光，核磁共振譜圖相位校正新方法——等密度點(diǎn)連線法，波譜學(xué)雜志，2004，21 (4)，445-457。該方法也存在對(duì)信噪比的要求較高，無法區(qū)分相鄰波峰等缺點(diǎn)。
[0005]以上兩類方法都是基于MRS的一個(gè)波峰進(jìn)行零階相位校正，要得到一階相位，需要分別對(duì)多個(gè)波峰校正后，根據(jù)各波峰的零階相位值擬合一條直線，才能得到整體波譜的零階和一階相位偏差。由于在每個(gè)波峰的計(jì)算中都會(huì)出現(xiàn)誤差，導(dǎo)致最后結(jié)果更加不準(zhǔn)確。
[0006]熵最小化方法則直接針對(duì)全部信號(hào)，一次性得到波譜的零階和一階相位偏差，避免了二次擬合過程中的誤差。其原理是采用譜的微分代表概率分布，選擇合適的表達(dá)式計(jì)算波譜的熵，使得波譜在相位偏差為O時(shí)的熵最小。具體地可參見文獻(xiàn)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。但該方法同樣存在對(duì)噪聲敏感的缺點(diǎn)，當(dāng)信號(hào)中波峰的個(gè)數(shù)較少或噪聲較大時(shí)，并不滿足無相位偏差時(shí)熵最小的前提條件。
[0007]此外，還有其他現(xiàn)有方法，如在信號(hào)時(shí)域進(jìn)行傅里葉變換時(shí)，加入頻率二次函數(shù)項(xiàng)，變換后將相位的偏移轉(zhuǎn)換為二次曲線在頻率軸位置上的偏移，然后用波峰中每個(gè)點(diǎn)的相角擬合該二次曲線，得到相位的偏移量。具體地可參見文獻(xiàn)4 JohannesJ.Van Vaals, Method of and device for automatic phase correction of complexNMRspectra.US Patent, 4，857，844，1989。此方法缺點(diǎn)在于時(shí)域FID信號(hào)比較復(fù)雜，模型很難模擬真實(shí)的信號(hào)。此外，當(dāng)波譜中有多個(gè)波峰時(shí)仍然需要對(duì)每個(gè)波峰進(jìn)行單獨(dú)擬合再加權(quán)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種波譜相位校正方法，能夠根據(jù)MRS信號(hào)，同時(shí)得到波譜的零階和一階相位偏差，并具有更好的抗噪聲干擾的特性。
[0009]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題而采用的技術(shù)方案是提供一種波譜相位校正方法，包括提供待校正波譜及復(fù)頻域模型；采用所述復(fù)頻域模型對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行擬合，得到波譜的相位偏差，以對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行相位校正，所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型分別包括至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的子波形。
[0010]上述的波譜相位校正方法，其中，所述復(fù)頻域模型包括模型實(shí)部和模型虛部，所述待校正波譜包括波譜實(shí)部和波譜虛部，通過所述模型實(shí)部擬合所述波譜實(shí)部，通過所述模型虛部擬合所述波譜虛部。
[0011 ] 上述的波譜相位校正方法，其中，所述擬合包括提供用于擬合的目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)與所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型的差異度相關(guān)。
[0012]上述的波譜相位校正方法，其中，所述目標(biāo)函數(shù)為基于最小二乘法的目標(biāo)函數(shù)或者是基于絕對(duì)誤差的目標(biāo)函數(shù)。
[0013]上述的波譜相位校正方法，其中，所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型的差異度包括所述模型實(shí)部和波譜實(shí)部的差異度，及所述模型虛部和波形虛部的差異度。
[0014]上述的波譜相位校正方法，其中，所述復(fù)頻域模型的差異度包括每個(gè)子波形對(duì)應(yīng)的模型實(shí)部和波譜實(shí)部的差異度，及每個(gè) 子波形對(duì)應(yīng)的所述模型虛部和波形虛部的差異度。
[0015]上述的波譜相位校正方法，其中，所述目標(biāo)函數(shù)為ε，表達(dá)為:
【權(quán)利要求】
1.一種波譜相位校正方法，其特征在于，提供待校正波譜及復(fù)頻域模型；采用所述復(fù)頻域模型對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行擬合，得到波譜的相位偏差，以對(duì)所述待校正波譜進(jìn)行相位校正，所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型分別包括至少一個(gè)對(duì)應(yīng)的子波形。
2.如權(quán)利要求1所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述復(fù)頻域模型包括模型實(shí)部和模型虛部，所述待校正波譜包括波譜實(shí)部和波譜虛部，通過所述模型實(shí)部擬合所述波譜實(shí)部，通過所述模型虛部擬合所述波譜虛部。
3.如權(quán)利要求2所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述擬合包括提供用于擬合的目標(biāo)函數(shù)，所述目標(biāo)函數(shù)與所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型的差異度相關(guān)。
4.如權(quán)利要求3所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為基于最小二乘的目標(biāo)函數(shù)或者是基于絕對(duì)誤差的目標(biāo)函數(shù)。
5.如權(quán)利要求3所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述待校正波譜和所述復(fù)頻域模型的差異度包括所述模型實(shí)部和波譜實(shí)部的差異度，及所述模型虛部和波形虛部的差異度。
6.如權(quán)利要求5所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述復(fù)頻域模型的差異度包括每個(gè)子波形對(duì)應(yīng)的模型實(shí)部和波譜實(shí)部的差異度，及每個(gè)子波形對(duì)應(yīng)的所述模型虛部和波形虛部的差異度。
7.如權(quán)利要求3所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述目標(biāo)函數(shù)為ε，表達(dá)為:

8.如權(quán)利要求1所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述復(fù)頻域模型包括至少一個(gè)待定系數(shù)，所述復(fù)頻域模型用于擬合所述待校正波譜前，還包括確定所述復(fù)頻域模型中所述待定系數(shù)的取值范圍，所述待定系數(shù)至少包括待定相位系數(shù)。
9.如權(quán)利要求8所述的波譜相位校正方法，其特征在于，根據(jù)所述待校正波譜的形狀，確定所述復(fù)頻域模型中待定系數(shù)的取值范圍。
10.如權(quán)利要求9所述的波譜相位校正方法，其特征在于，還包括:在所述待定系數(shù)的取值范圍內(nèi)，對(duì)所述目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行循環(huán)迭代，計(jì)算所述目標(biāo)函數(shù)的數(shù)值，并選取所述目標(biāo)函數(shù)最小值對(duì)應(yīng)的待定相位系數(shù)作為所述待校正波譜的相位系數(shù)。
11.如權(quán)利要求1至10項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的波譜相位校正方法，其特征在于，還包括:所述相位為O階相位、一階相位或一階以上的相位。
12.如權(quán)利要求1至10項(xiàng)中任一項(xiàng)所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述待校正波譜為大腦部位圖像的波譜。
13.如權(quán)利要求1所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述復(fù)頻域模型G(X)表達(dá)式如下:
14.如權(quán)利要求13所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述相位偏移校正函數(shù)為O階相位偏移校正函數(shù)、一階相位偏移校正函數(shù)或一階以上相位偏移校正函數(shù)。
15.如權(quán)利要求13所述的波譜相位校正方法，其特征在于，所述每個(gè)波峰中心頻率Xi和所述待校正波譜的檢測(cè)部位 的化學(xué)成分相關(guān)。
【文檔編號(hào)】G01R33/44GK103885014SQ201210563397
【公開日】2014年6月25日 申請(qǐng)日期:2012年12月21日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月21日
【發(fā)明者】王曉東, 李程 申請(qǐng)人:上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司