一种基于迭代自适应加权的有限视角光声成像重建方法

摘要

本发明提供一种基于迭代自适应加权的有限视角光声成像重建方法。基于有限视角采集的光声信号，为了校正计算投影信号和采集信号的差异，基于采集信号与上一步迭代重建图像的比值对投影数据加权，为了补偿重建图像和实际图像之间的差异，计算采集信号和计算机投影信号的残差，将残差信号反投影得到残差图像，从而保证迭代过程中信号残差逐步变小，进而保证重建图像的收敛性。本发明能在有限视角扫描的情形下，解决由于信号缺失引起的重建病态问题，减少重建伪迹，提高重建精度，对减少信号采集时间具有一定的指导意义。

主权项

一种基于迭代自适应加权的有限视角光声成像重建方法，其特征在于包括以下步骤：步骤1，重建图像初始化，具体包括采集光声信号的预处理、重建图像的离散化及计算计算机模拟光声信号与图像像素之间的关系的步骤；其中，所述计算计算机模拟光声信号与图像像素之间的关系包括投影矩阵和反投影矩阵的计算：投影矩阵用来表示图像像素值A⁽ⁿ⁾对计算机模拟光声信号p的贡献，用p^(j)表示第j个计算机模拟光声信号，计算关系如下：$\underset{n=1}{\overset{N^2}{\Sigma }}{w}_{jn}{A}^{\left(n\right)}=p^{\left(j\right)},j=1,2,...,M;$其中w_jn表示第n像素值A⁽ⁿ⁾对第j个计算机模拟光声信号p^(j)的贡献值，w_jn按以下方式计算：把投影弧线看成宽度为τ、间隔为0的弧线束，w_jn表示第n像素与第j条弧线相交的面积的近似值，将w_jn按信号采集顺序排列组成离散投影矩阵P；N表示重建区域上叠加的N×N方格网的宽度；M表示计算机模拟光声信号的总数，M＝m×k，其中m为投影位置个数，k为每个位置的数据长度；反投影矩阵用来表示计算机模拟光声信号p对重建图像像素值A⁽ⁿ⁾的贡献值，计算关系如下，对于任意的1≤j≤M有：其中，Q_nj表示反投影矩阵Q中第n行的第j个元素，j是信号个数索引指标，n是图像像素索引指标，(x_n，y_n)是重建图像的像素坐标，(x₀，y₀)是信号采样位置坐标，c是声速，f是信号采集的频率，mod表示取余数运算；步骤2，计算校正系数；步骤3，计算计算机模拟光声信号；步骤4，计算残差信号；步骤5，计算重建图像；步骤6，计算重建误差，设置迭代终止条件。