时间：2020-07-21
在光声介观图像重建过程中，聚焦型超声探测器的脉冲响应特性对初始声压重建结果的影响显著。通过考虑所采用的聚焦型换能器在重建过程中的空间脉冲响应(Spatial Impulse Response, SIR)和电脉冲响应(Electrical Impulse Response, EIR)，可以显着提高光声介观(Optoacoustic Mesoscopy, OPAM)中重建图像的质量与保真度。然而，传统的光声重建方法通常不能充分考虑SIR特性，或由于过于庞大的计算量无法应用于大数据量的OPAM图像重建。为此，本课题组提出了一种使用空间变化滤波器对SIR进行全频校正的时域反投影方法，并将其应用于具有球形聚焦换能器的OPAM系统。首先，通过逆卷积方法去除了EIR的影响。然后，结合地震学中的非静态卷积方法，发展了任意聚焦特性超声探测器的空间变化滤波器理论，建立了基于空间变化滤波器的时域反投影重建方法，以矫正SIR对于真实光声信号的影响，进而获得精准的初始声压的空间分布情况。空间变化滤波器的原理如图1所示。图1表示了两个不同的空间位置处的SIR有明显的不同。基于空间变化滤波器的时域反投影重建方法即为在不同的空间位置上对信号进行矫正并实现图像重建。图2展示了采用不同的重建方法对实验小鼠离体肾脏数据的重建结果。结果表明，与不考虑脉冲响应的普通反投影方法(CBP)、仅考虑EIR的反投影重建方法(EIRBP)、考虑EIR但不完全考虑SIR的加权反投影方法(WBPS)相比，所提出的充分考虑EIR和SIR影响的反投影方法(SIRBP)具有更高的图像保真度、分辨率和对比度。
图1 空间变化滤波器原理图：(a)距探测器表面相同距离的两个不同空间位置；(b)在位置i处滤波器作用于接收到的信号；
(b)在位置i处滤波器作用于接收到的信号。(b)与(c)中的滤波器不同。
图2 采用不同重建方法对实验小鼠离体肾脏数据的重建图像结果：(a)CBP方法；(b)EIRBP方法；(c)WBPS方法；
(d)SIRBP方法；(e)-(h)为四种方法中黄色正方形的放大图像；(i)-(l)为四种方法中红色正方形的放大图像。
全文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2213597920300331
