光声成像

成像区域
p(r , t ) p(r , t )* h(t )
样品区域
探测器轨迹
j P( )W ( ) p(r , t ) IFFT t H ( )
五、多元成像系统及算法
Z Reflecting mirror X Y Concave lens Nd:YAG激光器
1、光声成像 由产生的光声信号重建出组织的光吸收分布的图像、光吸收分布 包括了组织的结构及病理特征。 2、组织的光吸收分布 组织的光吸收分布与吸收体的产生的声压有关，因此只要得到了 吸收体的产生的声压（初始声压）就可以得到组织的光吸收分布。 3、吸收点的声压分压
在各向同性的均匀介质中认为光声信号从产生到探测器接收是不 变的，采取去卷积得到吸收点的初始声压分布。 在实际的过程中是先测量系统对点源信号的响应，然后将采集 到的光声信号与探测器的脉冲响应进行逆卷积就得到吸收体的初始声 压分布。
六、光声成像算法中的信号处理方法
1、基于小波变换的光声信号消噪 利用滤波器滤波的传统 消噪方法在降低信噪比的同 时模糊了信号的位置信息, 利用小波的多分辨率分析特 性,将有用信号集中在小波 变换少数系数上,噪音信号 集中到其它小波系数上,这 样不但提高了图像信噪比, 而且不会造成图像位置信息 的丢失。 采用3阶高斯小波作为 小波变换的基函数，因为它 更接近与光声信号的N形波。 通过增强信号的高频分量， 使得图像的边界更为清晰。
（a）直接反投影（BP） 的算法重建的光声图像
（b）经过小波变换 后重建的光声图像（BP）
2、超声在组织中的衰减
超声在组织内的衰减主要包括扩散衰减及吸收衰减。 衰减公式为：
从公式上面可以看出，超声的衰减跟距离和频率有关。频率越高，衰减越大。 由于不同频率的衰减系数不一样，最终造成信号的频带范围变窄，信号展宽。
SphHale Waihona Puke Baidure
1、具有时间分辨； 通过时间信号可以知道吸收体的空间位置。 2、宽频带； 生物组织的光声信号可以从几十KHz到 几十MHz。采样不同的频率成分进行成像可以 得到不同的结构信息。 3、正负极性；
时间
激光器 探测器 放大器 滤波器
采集卡
处理器
1、激光器：作为光声信号的激发源（短脉冲，波长根据实际需要选择）； 2、探测器：接收超声信号。 分为单元、多元线阵、多元环阵； 探测器的选择应根据光声信号的主频及带宽来选择。探测器在 焦点处的灵敏度最大。 2、放大器：光声信号幅值从uV到十几个mV，因此需要进行放大。 放大器的选择应考虑信号的主频及带宽。 3、滤波器：减少干扰及提取感兴趣的频率成分； 滤波器带宽、主频及幅频曲线。 4、采集卡：模拟信号数字化采集，包括精度、采集电压范围。
1、光声信号的主要特点；
2、光声信号的采集；
3、光声成像的图像重建； 4、单元成像系统及算法； 5、多元成像系统及算法； 6、光声成像算法中的信号处理方法；
Laser
Absorber
Scattering medium Photoacoustic pression
Sphere
光声信号
Surface
Computer
Trigger
Ground glass
Multi-channel parallel acquisition system
多元成像系统主要由激光器、多元 探测器、多通道并行采集系统组成。 包括滤波反投影算法、相控聚焦算法
Ultrasonic detector
相控聚焦算法
光声源产生的信号被各个振元接收，由于光声源到各个振元的距离不同， 因此有不同的相位延迟。
四、单元成像系统及算法
单元成像系统包括激光器、 步进电机、水槽、单元探测器、 放大器、示波器、电机驱动及 计算机的组成。
示波器：用于光声信号的采集， （也可以用采集卡替换） 电机驱动：采用数字I/O卡及开 关电源 单元采集成像系统是利用单元 探测器进行旋转扫描，采集多 个位置的光声信号，再利用滤 波反投影算法重建光声图像。