【技术实现步骤摘要】
一种纳秒脉冲电场诱导热声成像的电导率重建方法
本专利技术属于热声成像检测领域，尤其涉及的是一种生成对抗网络的纳秒脉冲电场诱导热声成像电导率重建方法。
技术介绍
电磁场和超声相结合的多物理场成像技术，既保留了电磁场对人体组织电导率的高对比度，又具备超声波探测的高分辨率特性，成为了人们研究的热点。2013年，新加坡南洋理工大学的Feng首次提出了磁热声成像方法。其原理为：通过对导电目标体施加MHz量级的交变磁场，在目标体内部产生感应电场，进而产生焦耳热，激发热弹性的超声信号，检测超声信号进行成像。与传统的微波热声成像相比，其允许更低的功率进行高效的成像，并且具有便携式成像的潜力。同时，激励源的频率降低，使得磁场能够更深地穿透组织，也避免了辐射。2013年Feng利用金属铜仿体，检测到磁热声信号，并得到铜仿体的热声图像。然而其并未进行电导率图像重建。并且，生物组织不同于金属铜仿体，磁场和感应电流作用产生的洛伦兹力较弱。2014年，中国科学院电工研究所开展了磁热声成像方法研究，获得了低电导率目标体的热声信号并提出了重...
【技术保护点】
1.一种纳秒脉冲电场诱导热声成像的电导率重建方法，其特征在于，/n纳秒脉冲电场诱导热声成像中，采用电极A和电机B激励纳秒脉冲电压信号；以非接触的形式在目标体内诱导产生电场；目标体吸收焦耳热产生热膨胀，进而激发超声信号；超声信号通过绝缘介质被分布在目标体周围的超声探头接收；超声探头接收到信号后通过信号处理器进行信号的放大和滤波，经数据采集系统采集后进行存储；通过生成对抗网络对信号进行处理，完成热函数图像到电导率图像的转换，以及超声探头接收到的声信号图像到热函数图像的转换。/n
【技术特征摘要】
1.一种纳秒脉冲电场诱导热声成像的电导率重建方法，其特征在于，
纳秒脉冲电场诱导热声成像中，采用电极A和电机B激励纳秒脉冲电压信号；以非接触的形式在目标体内诱导产生电场；目标体吸收焦耳热产生热膨胀，进而激发超声信号；超声信号通过绝缘介质被分布在目标体周围的超声探头接收；超声探头接收到信号后通过信号处理器进行信号的放大和滤波，经数据采集系统采集后进行存储；通过生成对抗网络对信号进行处理，完成热函数图像到电导率图像的转换，以及超声探头接收到的声信号图像到热函数图像的转换。
2.根据权利要求1所述的电导率重建方法，其特征在于，重建电导率图像的方法步骤包括：
1)获取纳秒脉冲热声成像正演数据：
利用脉冲激励源，通过电极A、B透过无空隙的绝缘介质，在目标体中诱导产生电场，目标体吸收焦耳热进而热膨胀，产生超声信号，通过绝缘介质被周围的超声探头捕捉；通过信号处理器进行信号的放大和滤波，经数据采集系统采集后进行存储；
2)构建网络模型：
搭建生成的对抗网络，由生成网络和判别网络两个网络组成，其中生成网络的输入为一张图片A，A为热函数图像，通过生成网络后输出一张图片A1，A1为目标体的电导率图像；判别网络的输入是生成网络输出的图片A1和图片A，判别网络在图片A的条件下判断生成的图片真假，若为真，则输出图片A1即为B，通过这个生成网络最终能够实现图片A到图片B的转换，即热函数图像到电导率图像的转换，如果将输入图像改为超声探头接收到的声信号图像，输出改为目标体的热函数图像，则完成了超声探头接收到的声信号图像到热函数图像的转换。
3.根据权利要求2所述的电导率重建方法，其特征在于，信号处理器的信号处理方法包括：
①在目标体区域内，满足安培定律：
其中，是哈密尔顿算子，J是电流密度，j是虚数单位，E是电场强度，D是电位移矢量，t是时间，ω是频率，ε是介电常数，σ是电导率；σ*表示复电导率，由于绝缘介质中电导率为0，目标体中介电常数相对于电导率大小能够忽略不计，由此在绝缘介质能够忽略σ*的实部，在目标体中能够忽略σ*的虚部，即σ*＝σ；
②由于目标体内中的电场是通过电解质感应产生的，采用电准静态近似，纳秒脉冲电场诱导热声成像能够描述为：
其中，是电标位，U为上极板的电压，r为区域，∈表示属于关系，Σ1为高压电极板所在平面，Σ2为无限大的平面，Σ3-6为无穷远处的平面，n是边界的法向单位矢量；
③通过上式能够求得目标区域电标位进而目标区域内的电场强度能够描述为：
目标体内的电流密度J为：
J＝σE(4)
由于有电流经过，目标体会吸收焦耳热，热函数H为
H(r,t)＝σE2(r,t)(5)
④通过上式能够构建出热函数图像H(r,t)，目标体吸收焦耳热膨胀会产生超声信号，声压满足的波动方程为
其中，p为目标体激发的声源图像，c...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭亮，姜文聪，王祥业，张超来，安政昂，宫礼坤，李政哲，宋立景，张秀龙，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，深圳安德勒电气科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37
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