專利名稱：任意掃描方式下光聲成像的圖像重建方法
技術領域：
本發(fā)明屬于光聲成像技術領域，具體涉及一種適用于任意掃描方式光聲成像的圖像重建方法。
背景技術：
光聲成像是一種新型的生物醫(yī)學成像技術，近年來發(fā)展迅速，并獲得了廣泛的關注[1’2]，是當今國際學術界研究的熱點前沿課題。光聲成像結(jié)合了光學成像高對比度和超聲成像高穿透深度的優(yōu)點，并被嘗試用于腫瘤檢測[3]、血管成像Μ等領域。另外光聲成像不僅適用于結(jié)構(gòu)成像，還適用于功能成像，在小鼠的腦部進行了相關實驗[5]。在光聲成像中，利用短脈沖激光照射生物組織，使得組織吸收入射光能量，產(chǎn)生熱膨脹進而向外發(fā)出超聲波，通過超聲換能器在不同位置掃描并采集超聲信號，使用圖像重建方法計算出組織的光吸收分布[1]。在光聲成像中，圖像重建是關鍵技術。目前針對圓周掃描已提出逆Radon變換重建方法[6]、濾波反投影法[7]、時域重建法[8]和反卷積重建法[9] 等；針對直線掃描提出了 DAS法_和二維重建法_等。上述圖像重建方法在實際應用中，都局限于特定的掃描方式。本發(fā)明提出的圖像重建方法，對于任意掃描方式下的光聲成像，都能精確地重建出光聲圖像。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種可適用于任意掃描方式，并能精確地重建出光聲圖像的光聲成像圖像重建方法。本發(fā)明提出的光聲成像圖像重建方法，具體步驟包括兩層迭代先進行殘差迭代， 即通過上一次迭代的圖像結(jié)果獲得模擬信號，并計算模擬信號與實際信號的殘差，進而修正重建圖像，對所有掃描點都進行此迭代。當所有掃描點完成迭代后，通過全變分梯度下降法對圖像進行調(diào)整；重復上述兩部分過程，設置誤差大小為迭代結(jié)束條件，經(jīng)過第二層迭代來獲得最終的重建圖像。下面作具體描述。在光聲成像中，用激光短脈沖垂直于待成像平面照射生物組織，用超聲換能器在待成像平面內(nèi)進行掃描。通常激光脈沖持續(xù)時間遠小于組織的熱擴散時間，根據(jù)光聲效應和超聲的運動方程和擴散方程，可以得到光聲成像的基本方程[2]:
2 , , 1 B2P(TJ) β 、dl(￡)
P
其中P(r，t)是位置r處的聲壓是電磁波吸收分布， 是時間，/( )是激光脈沖能量函數(shù)，c是生物組織中的聲速，β和 分別是生物組織的等壓膨脹系數(shù)和比熱容。光聲成像圖像重建是一個典型的逆問題，即如何由P(TJ)求出』《。通過使用格林函數(shù)求解方程(1) [7]，得到
權(quán)利要求
1. ー種適用于任意掃描方式光聲成像的圖像重建方法，其特征在于通過上一次迭代 的圖像結(jié)果獲得模擬光聲信號，并計算模擬信號與實際信號的殘差，利用此殘差修正重建 圖像，對所有掃描點都進行此迭代；當所有掃描點完成迭代后，計算重建圖像的全變分，并 通過全變分梯度下降法對圖像進行調(diào)整；設置誤差大小為結(jié)束條件，重復上述迭代和梯度 下降法兩部分過程，重建光聲圖像；其中 所述迭代的算式為
全文摘要
本發(fā)明屬于光聲成像技術領域，具體為一種適用于任意掃描方式光聲成像的圖像重建方法。本發(fā)明通過計算重建圖像的投影信號與實際信號的殘差，對重建圖像進行修正并迭代，在迭代過程中綜合考慮了圖像全變分稀疏的性質(zhì)，結(jié)合全變分梯度下降法，獲得重建圖像。本發(fā)明能在任意掃描方式情況下精確地重建出光聲圖像，具有實際使用意義。
文檔編號A61B8/00GK102306385SQ20111016937
公開日2012年1月4日 申請日期2011年6月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月22日
發(fā)明者張建秋, 張硯, 李偉, 李旦, 汪源源, 胡波 申請人:復旦大學