The invention belongs to the field of biomedicine and ultrasonic detection. The invention discloses a method for improving the resolution of photoacoustic imaging under limited viewing angle. It includes: designing a metal cavity for collecting photoacoustic signals, transferring part of the lost high frequency signal components to the transducer array by using the reflection of photoacoustic signals from the outer shell of the cavity and the multiple scattering process of photoacoustic signals in the cavity; measuring the acoustic signal transmission of the cavity; A method of collecting photoacoustic signals by a metal cavity containing randomly distributed scatterers, which transmits part of the lost high frequency signal components to the receiving transducer array through a multiple scattering process, and then combines with the measured metal cavity transmission function, reconstructs the photoacoustic image by time reversal method, and improves the photoacoustic tomography under limited viewing angle. Resolution.
【技术实现步骤摘要】
一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法
本专利技术属于生物医学及超声检测领域,涉及一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法。
技术介绍
光声断层成像是一种综合了光学成像和超声成像优点的新型生物医学成像技术,其利用光声效应激发信号,并利用探测器阵列接收信号,最后利用成像算法重构光声图像。所谓光声效应,即生物组织在接收激光脉冲照射时,会吸收光波能量并将其转化为热能,随后由于热胀冷缩向外激发超声波,被激发的超声波称为光声信号。光声断层成像的理想硬件配置是换能器阵列呈环形包围待成像物体,并接收光声信号。然而在实际应用中,扫描的角度往往被限制在一个较小的角度,即所谓的有限视角问题,相比于理想的成像配置,有限视角最大的问题是图像分辨率低下,这是因为,携带物体细节成分的高频信号在空间自由传输过程中衰减很快,被单个换能器接收到的高频成分只占其能量的较小比例,换能器阵列全包围的情况下,通过多个换能器接收到的信号叠加可以获得较多高频成分,故可得到较好的分辨率;有限视角情况下,阵列获得的高频成分不足,故造成成像分辨率低下。本专利技术从以下思路出发,提出了一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法:设计了一种金属腔体,利用腔体外壳收集较多的光声信号能量向换能器阵列传播;利用腔体内部的钢柱提供多重散射,多重散射可以有效携带声波中的高频成分,经多重散射后到达换能器阵列的光声信号,其内部高频成分明显高于空间自由传输的光声信号;通过测量得到腔体的传输函数;最后将换能器捕捉到的光声信号与传输函数进行时间反转运算,重构光声图像。
技术实现思路
1、所要解决的技术问题:有限 ...
【技术保护点】
1.一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法,包括以下步骤:步骤1:根据光声信号采集接收换能器阵列(001)的中心频率f0计算出对应的波长λ,λ作为散射体钢柱(003)的直径;其中换能器阵列含有K个单元,K大于1;步骤2:将腔体(002)的长度L设为两倍平均自由程l(即L=2l),根据设定的平均自由程l以及中心频率f0反推出钢柱(003)在腔体(002)中的理论分布密度δ,使声波传输路径大于平均自由程;步骤3:根据腔体(002)的俯视面积S乘以分布密度δ得到钢柱(003)总个数c,随后利用随机分布算法确定各钢柱(003)在腔体(002)中的位置;步骤4:完成腔体(002)制作,并将其与光声信号采集接收换能器阵列(001)相连接;步骤5:在腔体(002)开口侧根据成像需求选择一矩形成像区域,并根据成像像素要求,将成像区域划分为若干个像素点,在水浸环境下,测量各像素点至光声信号接收换能器阵列(001)各单元的脉冲信号响应矩阵P;步骤6:使用数字匹配滤波器对矩阵P进行滤波处理,消除探测波形,得到传输函数矩阵T;步骤7:使用脉冲激光照射待成像样本,并激发光声信号;步骤8:使用腔体(00 ...
【技术特征摘要】
1.一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法,包括以下步骤:步骤1:根据光声信号采集接收换能器阵列(001)的中心频率f0计算出对应的波长λ,λ作为散射体钢柱(003)的直径;其中换能器阵列含有K个单元,K大于1;步骤2:将腔体(002)的长度L设为两倍平均自由程l(即L=2l),根据设定的平均自由程l以及中心频率f0反推出钢柱(003)在腔体(002)中的理论分布密度δ,使声波传输路径大于平均自由程;步骤3:根据腔体(002)的俯视面积S乘以分布密度δ得到钢柱(003)总个数c,随后利用随机分布算法确定各钢柱(003)在腔体(002)中的位置;步骤4:完成腔体(002)制作,并将其与光声信号采集接收换能器阵列(001)相连接;步骤5:在腔体(002)开口侧根据成像需求选择一矩形成像区域,并根据成像像素要求,将成像区域划分为若干个像素点,在水浸环境下,测量各像素点至光声信号接收换能器阵列(001)各单元的脉冲信号响应矩阵P;步骤6:使用数字匹配滤波器对矩阵P进行滤波处理,消除探测波形,得到传输函数矩阵T;步骤7:使用脉冲激光照射待成像样本,并激发光声信号;步骤8:使用腔体(002)及接收换能器阵列(001)采集光声信号Pd并记录;步骤9:采用时间反转成像算法进行光声图像重构,成像区第i列,第j行像素点的光声图像幅值为:依次重构所有像素点,即得到成像区域光声图像A,其中,t1为记录的信号长度,n为接收换能器阵列(001)中单元的序号。2.如权利要求1所述的方法,其特征在于:步骤1中的钢柱(003)的材质为实心钢材,高度h1大于超声接收换能器阵列(001)高度h2。3.如权利要求1的方法,其特在于:...
【专利技术属性】
技术研发人员:何君君,殷杰,金玮,牛宗超,
申请(专利权)人:南京科技职业学院,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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