[發明專利]一種基于聲波疊加的光聲效應模擬與仿真方法

有效

• 申請號: 202011525017.0
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112560274B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 高飛;張佳冬;高峰
• 申請（專利權）人: 上海科技大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/15;A61B5/00
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 徐俊

1.一種基于聲波疊加的光聲效應模擬與仿真方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、將光聲仿真軟件提供的初始壓力分布網格分成n×m個像素點，共有J個處于不同位置的超聲探頭；

步驟2、設j＝1；

步驟3、設p＝1；

步驟4、通過對n×m個像素點的像素值的設置，使得初始壓力分布網格中僅第p個像素點起作用；

步驟5、在設定好的采樣率下，使用光聲仿真軟件獲取第j個超聲探頭輸出的超聲信號，該超聲信號即為標準信號S，并獲得初始壓力分布網格中第p個像素點的中心到第j個超聲探頭中心之間的距離d；

步驟6、根據第j個超聲探頭的位置，通過獲得的標準信號S中第p個像素點到第j個超聲探頭的距離以及距離d計算第p個像素點產生光聲信號的相位算子；

步驟7、根據標準信號S中第p個像素點的像素值和第p個像素點到第j個超聲探頭的距離計算第p個像素點產生光聲信號的幅值算子；

步驟8、通過相位算子和幅值算子改變標準信號S的相位和幅值，獲得第p個像素點在第j個超聲探頭產生的光聲信號；

步驟9、p＝p+1，若p＞n×m，則進入步驟10，否則返回步驟4；

步驟10、j＝j+1，若j＞J，則進入步驟11，否則返回步驟3；

步驟11、獲得J個處于不同位置的超聲探頭的整體的初始壓力分布的光聲信號。

2.如權利要求1所述的一種基于聲波疊加的光聲效應模擬與仿真方法，其特征在于，步驟6中，設第j個超聲探頭的二維坐標為(x，y)，第p個像素點的二維坐標為(x_p，y_p)，則第p個像素點產生光聲信號的相位算子的計算過程包括以下步驟：

計算標準信號S中第p個像素點到第j個超聲探頭的距離d_p：

通過超聲波在介質中的傳播速度v和采樣率f獲得第p個像素點產生的光聲信號的相位算子τ(d_p，d)：

當相位算子τ(d_p，d)＞0時，進行相位右移；當相位算子τ(d_p，d)＜0時，進行相位左移。

3.如權利要求2所述的一種基于聲波疊加的光聲效應模擬與仿真方法，其特征在于，步驟7中，第p個像素點產生光聲信號的幅值算子的計算過程包括以下步驟：

使用負二次的冪指數函數來近似能量消散的過程，如下式(3)所示：

式(3)中，g(d_p)表示能量消散帶來的幅值衰減函數；k是可調整的超參數，在同樣的擴散距離內，k越大則能量擴散越大；

得到第p個像素點產生光聲信號的幅值算子A(d_p；p)，如下式(4)所示：

式(4)中，P表示標準信號S中第p個像素點的像素值。

4.如權利要求3所述的一種基于聲波疊加的光聲效應模擬與仿真方法，其特征在于，步驟8中，第p個像素點在第j個超聲探頭產生的光聲信號表示為S_p：

S_p＝A(d_p；P)gS|τ(d_p，d) (5)

式(5)中，gS|τ(d_p，d)表示使用相位算子τ(d_p，d)對標準信號S進行循環移位操作。