[發(fā)明專利]一種使用窄帶傳感器重建寬帶光聲圖像的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510013991.1
• 申請(qǐng)日: 2015-01-12
• 公開（公告）號(hào): CN104490365B
• 公開（公告）日: 2017-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁杰;余雙春;曹萌;王學(xué)鼎;程茜;劉曉峻;都思丹
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京大學(xué)
• 主分類號(hào): A61B5/00
• 分類號(hào): A61B5/00;G06T5/00;G06T11/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所32237
• 代理人: 胡建華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)圖像處理領(lǐng)域，特別是一種使用窄帶傳感器重建寬帶光聲圖像的方法。

背景技術(shù)

光聲成像是一種無損成像技術(shù)，結(jié)合了光學(xué)成像與聲學(xué)成像的優(yōu)點(diǎn)，穿透更深，因此在醫(yī)療上應(yīng)用廣泛，例如檢測(cè)骨質(zhì)疏松。一般步驟是：脈沖光照射在目標(biāo)上，目標(biāo)吸收光產(chǎn)生PA信號(hào)，使用傳感器接收PA(Photoacoustic光聲的)光聲信號(hào)，測(cè)量PA信號(hào)重建光聲圖像。PA信號(hào)頻率分布在1-50MHz,不同頻帶的PA信號(hào)反應(yīng)被照射目標(biāo)的不同特性，實(shí)際使用的傳感器多為窄帶傳感器，因此想要吸收全部的PA信號(hào)要使用多種不同波段的窄帶傳感器，不方便也不現(xiàn)實(shí)。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種使用窄帶傳感器重建寬帶光聲圖像的方法，根據(jù)窄帶傳感器的幅頻特性對(duì)傳感器所吸收到的窄帶PA(Photoacoustic)信號(hào)復(fù)原成寬帶信號(hào)，獲得更多的目標(biāo)信息量，以寬帶PA信號(hào)重建出的光聲圖像，分辨率高，質(zhì)量好。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明公開了一種使用窄帶傳感器重建寬帶光聲圖像的方法，包括以下步驟：

步驟一，脈沖光反復(fù)照射在目標(biāo)上，目標(biāo)吸收光產(chǎn)生PA(Photoacoustic)信號(hào)；

步驟二，使用窄帶傳感器接收多組窄帶的PA信號(hào)；

步驟三，對(duì)接收到的多組窄帶PA信號(hào)預(yù)處理，得到高質(zhì)量窄帶PA信號(hào)；

步驟四，根據(jù)窄帶傳感器的幅頻特性，對(duì)預(yù)處理后的窄帶PA信號(hào)進(jìn)行丟失部分頻譜的復(fù)原處理，從而得到寬帶的PA信號(hào)，獲得更多的目標(biāo)信息；

步驟五，用延時(shí)求和法對(duì)步驟四得到的寬帶PA信號(hào)重建光聲圖像。

本發(fā)明中僅使用單種窄帶傳感器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，由于單種窄帶傳感器的幅頻特性相同，采集到的PA信號(hào)為窄帶信號(hào)，所包含的目標(biāo)信息量有限，無法重建出理想的光聲圖像。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟一中，目標(biāo)受激光反復(fù)照射產(chǎn)生光聲效應(yīng)，滿足方程：

▿2p(r,t)-1c2∂2p(r,t)∂t2=-βCp∂∂tH(r,t)---(1)]]>

其中r為目標(biāo)的坐標(biāo)向量，t為時(shí)間，p(r,t)為聲壓，H(r,t)為入射激光在成像區(qū)域激發(fā)的熱源函數(shù)，H(r,t)＝A(r)I(t)，A(r)是組織的光吸收分布，I(t)為照射光強(qiáng)，β為熱膨脹系數(shù)，C_p為比熱容，c是經(jīng)驗(yàn)聲速，激光打到目標(biāo)和傳感器開始接收信號(hào)幾乎為同時(shí)進(jìn)行。

本發(fā)明中，優(yōu)選地，步驟二中所采用的傳感器為線型排列的同一幅頻特性的一系列窄帶傳感器，窄帶傳感器前端有聲波透鏡；

傳感器吸收到的窄帶PA信號(hào)與原PA信號(hào)的關(guān)系為：

g(x,y)＝f(x,y)*h(x,y)+η(x,y)???(2)

g(x,y)傳感器接收到的窄帶PA信號(hào)，f(x,y)原始PA信號(hào)，h(x,y)為窄帶傳感器的退化函數(shù)，η(x,y)噪聲信號(hào)。