[发明专利]一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法

权利要求书

1.一种在有限视角情况下提高光声断层成像分辨率的方法，包括以下步骤：

步骤1：根据光声信号采集接收换能器阵列(001)的中心频率f₀计算出对应的波长λ，λ作为散射体钢柱(003)的直径；其中换能器阵列含有K个单元，K大于1；

步骤2：将腔体(002)的长度L设为两倍平均自由程l(即L＝2l)，根据设定的平均自由程l以及中心频率f₀反推出钢柱(003)在腔体(002)中的理论分布密度δ，使声波传输路径大于平均自由程；

步骤3：根据腔体(002)的俯视面积S乘以分布密度δ得到钢柱(003)总个数c，随后利用随机分布算法确定各钢柱(003)在腔体(002)中的位置；

步骤4：完成腔体(002)制作，并将其与光声信号采集接收换能器阵列(001)相连接；

步骤5：在腔体(002)开口侧根据成像需求选择一矩形成像区域，并根据成像像素要求，将成像区域划分为若干个像素点，在水浸环境下，测量各像素点至光声信号接收换能器阵列(001)各单元的脉冲信号响应矩阵P；

步骤6：使用数字匹配滤波器对矩阵P进行滤波处理，消除探测波形，得到传输函数矩阵T；

步骤7：使用脉冲激光照射待成像样本，并激发光声信号；

步骤8：使用腔体(002)及接收换能器阵列(001)采集光声信号P_d并记录；

步骤9：采用时间反转成像算法进行光声图像重构，成像区第i列，第j行像素点的光声图像幅值为：

依次重构所有像素点，即得到成像区域光声图像A，其中，t₁为记录的信号长度，n为接收换能器阵列(001)中单元的序号，t代理时间，-t代表时间反转。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1中的钢柱(003)的材质为实心钢材，高度h₁大于超声接收换能器阵列(001)高度h₂。

3.如权利要求1的方法，其特在于：步骤4中腔体(002)制作采用两端开口的结构，与光声探测接收换能器阵列(001)相连的一端开口较小，仅能容纳接收换能器阵列(001)，与待成像样本接触的一端开口较大。

4.如权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述的腔体(002)的外壳的材质为匀质薄钢板。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤5中，将步骤4制作的腔体(002)浸入水中，根据成像要求，在腔体(002)开口较大一侧选择一矩形区域作为成像区域，其x轴方向长度为a，y轴方向长度为b，同时根据光声图像像素要求，将成像区域划分为C×B个像素，C为列，B为行；选择一单元个数为B，单元长度为b的发射换能器线阵(004)，将其平行于y轴方向放置于成像区域第一列，随后，发射换能器线阵(004)各单元依次向接收换能器阵列(001)发射波形为u(t)的超声脉冲，其中，u(t)的中心频率大于f₀，接收换能器阵列接收并记录脉冲响应，可得到一K×B的脉冲响应矩阵p，元素pi_,j即为发射阵列第j个单元发射，接收阵列第i个单元接收得到的脉冲响应；随后，依次将发射线阵平移至成像区域的第2,3……C列，并重复上述发射、接收、记录过程，最终可获得一个(K×B)×C的三维矩阵P。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：所述腔体(002)在Y轴的长度等于接收换能器阵列(001)的长度W,X轴长度为1.5W，设中心频率为f₀的声波在腔体(002)内的平均自由程为0.75W，根据平均自由程理论可反推出直径为λ的钢柱(003)在腔体(002)内的分布密度δ。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于：在腔体(002)右侧选择一尺寸为a×b的矩形区域作为成像区域，其中b的值小于等于W。