[发明专利]一种多层介质光声层析成像方法

权利要求书

1.一种多层介质光声层析成像方法，所述多层介质由至少内、中、外三个介质层叠加而成，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1，利用脉冲光对所需成像的多层介质进行照明，利用多个设置在外层介质中的换能器，从多角度不同位置接收所述多层介质产生的声信号，并对每个所述换能器接受的信号做傅里叶变换，形成声压频谱；

步骤2，根据所需成像的分辨率要求，基于所述多层介质的几何参数，对所述多层介质进行离散化网格划分；

步骤3，基于步骤2的离散化网格划分结果，根据频域声传播方程，选取一定数量离散频率点，构建模型矩阵；构建关于所述模型矩阵与所述一定数量离散频率点对应的声压频谱的线性方程组；

步骤4，对所述线性方程组进行求解优化。

2.根据权利要求1所述的多层介质光声层析成像方法，其特征在于，所述步骤3中构建的所述模型矩阵包括分别针对内、中、外三个介质层的矩阵：成像区域所对应的内层介质的模型矩阵、所述换能器所在外层介质的模型矩阵、以及介于所述内层介质、外层介质之间的中间层介质的模型矩阵。

3.根据权利要求2所述的多层介质光声层析成像方法，其特征在于，所述步骤3中构建的所述模型矩阵如下：

其中，C为所述外层介质的模型矩阵；Bi为所述中间层介质的模型矩阵，i为中间层介质的层数，i≥1，中间各层介质具有相同形式的矩阵；A为所述内层介质的模型矩阵；下标v表示换能器个数，m表示成像区域即内层介质的离散点个数，1表示外层介质与中间层介质之间界面的离散点个数，n表示中间层介质与内层介质之间界面的离散点个数；

其中，

其中，k为对应层介质产生的声信号的波数，T为相邻介质层之间界面的透射系数，θ_t为折射角，r为离散点的坐标，绝对值表示的两个离散点之间的距离；f是值为0或1的常数，用来判断该离散点的声压能否直接射入下一个界面或换能器；j为虚数单位。

4.根据权利要求3所述的多层介质光声层析成像方法，其特征在于，所述步骤3构建的所述线性方程组如下：

p(ω)＝W(ω)x (4)

式中，p(ω)为所选取的离散频率点ω对应的声压频谱向量，计算公式(2-1)、(2-2)和(2-3)中的波数k，并构建矩阵W，所述W为公式(1-1)、(1-2)和(1-3)整合后的向量，x为重建区域的离散点向量，其中：

W＝αCB_i…B₂B₁A (5)

式中，α为常数，由介质的物理特性决定。

5.根据权利要求4所述的多层介质光声层析成像方法，其特征在于，利用相关正则化或者迭代算法求解x。