基于字典學(xué)習(xí)的光聲圖像重建算法的研究.pdf

1、光聲成像（又稱熱聲成像）是一種新型的無(wú)損醫(yī)學(xué)成像技術(shù)。它結(jié)合了光學(xué)成像的高對(duì)比度和超聲成像的高分辨率，適用于腫瘤檢測(cè)、血管成像、腦部結(jié)構(gòu)和功能成像和流速檢測(cè)等領(lǐng)域。該成像方式使用電磁脈沖（一般用激光）照射待測(cè)生物組織，組織受熱膨脹后激發(fā)出超聲波利用超聲換能器所接收的超聲波信號(hào)，并結(jié)合一定的圖像重建算法即可計(jì)算出組織內(nèi)部的初始聲壓的分布圖像。
　　光聲圖像的質(zhì)量與光聲信號(hào)的時(shí)空的采樣率密切相關(guān)。但是在實(shí)際成像系統(tǒng)中，由于超聲換能器空

2、間位置的限制或者時(shí)間采樣率較低的原因，探測(cè)到的信號(hào)往往是不完備的，導(dǎo)致重建圖像的質(zhì)量嚴(yán)重下降。本文針對(duì)上述問題研究光聲圖像的重建算法。本文的主要工作和貢獻(xiàn)如下：
　　首先，利用k-Wave軟件對(duì)含有不同異常目標(biāo)的組織邊界上的光聲信號(hào)的特征進(jìn)行了研究，驗(yàn)證了利用光聲信號(hào)重建組織異常目標(biāo)的合理性；然后，針對(duì)不完全數(shù)據(jù)，提出先利用壓縮感知方法恢復(fù)出完全測(cè)量數(shù)據(jù)，再重建光聲圖像的思想，并給出了基于離散余弦變換的光聲圖像重建算法；該算法以離

3、散余弦變換函數(shù)為稀疏基，將光聲信號(hào)數(shù)據(jù)稀疏化，從欠采樣光聲信號(hào)中恢復(fù)出完全采樣數(shù)據(jù)，進(jìn)而利用濾波反投影算法實(shí)現(xiàn)光聲圖像的高質(zhì)量重建；最后，提出了基于字典學(xué)習(xí)的光聲圖像重建的算法。該方法通過字典學(xué)習(xí)的方法，構(gòu)造最優(yōu)稀疏基函數(shù)，使信號(hào)在變換域上更稀疏，從而更好地恢復(fù)出完全測(cè)量數(shù)據(jù)。實(shí)驗(yàn)證明：與直接利用不完全數(shù)據(jù)進(jìn)行光聲圖像重建的方法相比，利用壓縮感知方法可以更好地重建出光聲圖像，而且利用基于字典學(xué)習(xí)的方法獲得的自適應(yīng)變換基函數(shù)可以獲得比使用