[发明专利]基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法

权利要求书

1.一种基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：设置SNES初始参数，采用DMD并结合超像素法生成N个超像素掩膜；

S2：利用超声换能器记录经DMD调制后非线性光声信号的峰峰值；

S3：采用奇异值分解去噪方法去除记录信号中的激光诱发噪声和背景热噪声；

S4：根据去噪后的光声信号峰峰值和设置的权重对N个搜索点进行排序，判断是否达到设定的迭代次数，如果达到迭代次数，将最大峰峰值对应的超像素掩膜作为最优掩膜，进行步骤S6，否则进行步骤S5；

S5：计算自然梯度，更新SNES参数，重新生成N个新的超像素掩膜，返回步骤S2；

S6：将最优掩模加载到DMD上对入射光进行调制实现光聚焦。

2.根据权利要求1所述的基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法，其特征在于，设置SNES初始参数，采用DMD并结合超像素法生成N个超像素掩膜的具体方法为：

设置迭代次数、自适应梯度需要更新的掩模数量、学习率；

随机生成N个DMD二进制振幅掩模，将DMD上的微镜分为设定大小的方形区域，将每个方形区域所包含的子像素组合成一个超像素，超像素内的子像素按0～2π均匀分布；

通过开闭不同的子像素组合得到各种不同的复振幅，通过建立查找表表示不同的子像素组合对应的各种不同的复振幅；

利用查找表将输入到DMD上的N个二进制振幅掩模转换为超像素掩模，将掩模加载到DMD上实现对入射光的相位和振幅调制。

3.根据权利要求1所述的基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法，其特征在于，记录到的非线性光声信号峰峰值为：

PA_detected表示记录到的非线性光声信号峰峰值，F表示局部光通量，α＞1，M为散斑数量。

4.根据权利要求1所述的基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法，其特征在于，反馈信号的去噪处理，采用奇异值分解去噪的方法去除光声成像中的激光诱发噪声和背景热噪声，具体包括：

将非线性光声信号的二维原始信号矩阵X用SVD分解为：

X＝USV^T

其中，S表示的是按降序排序的奇异值的对角矩阵，U和V分别表示的是左奇异向量和右奇异向量的矩阵。

原始信号矩阵由三个主要组成部分组成:

X＝X_t+X_pa+ε

其中，X_t表示的是触发噪声，X_pa表示的是组织产生的光声信号，ε表示的是残余热噪声。由于电触发在所有原始信号中引起强烈且几乎恒定的噪声，这些成分具有相对较高的相干性，因此倾向于在具有最大奇异值的奇异向量中获得。同样地，热噪声可以被认为是随机的，并且对应于具有小奇异值的奇异向量。

X_pa可以通过在新的奇异值对角矩阵S_a中将前n和后k个奇异值赋为零保留下来：

滤波后的光声信号可以通过以下公式重建：

X'＝US_aV^T

其中，X’表示的是去噪信号矩阵。

5.根据权利要求1所述的基于快速波前整形抗散射光聚焦的光声显微成像方法，其特征在于，根据去噪后光声信号峰峰值和设置的权重对N个搜索点进行排序的具体方法为：

每个搜索点s_n对应于DMD上的一个特定的超像素掩模，其中n＝1,2,...,N，掩模的状态按高斯函数μ+σs_n设置；

根据去噪后光声信号的峰峰值按递增顺序对搜索点s_n进行排序，并乘以权重u_n，前N/2个搜索点的权重设为0，后N/2个搜索点的权重之和设为1。