[发明专利]基于Lanczos双对角化的快速指数滤波正则化光声成像重建方法

摘要

本发明公开了基于Lanczos双对角化的快速指数滤波正则化光声成像重建方法，属于医学图像处理领域。当短脉冲激光照射到待测的生物组织上时，组织吸收激光能量产生热，忽略热传导，构建光声成像的近似热方程；基于MATLAB的开源工具箱来求解光声波方程。在成像域的边界处的光声信号波被一组换能器收集。收集这些信号的过程表示为时变因果系统。使用k‑Wave工具箱来构建该系统的系统矩阵，脉冲响应(IR)针对完整成像域被逐个像素记录。本方法能够保证成像质量的同时提高成像速度不但可以对光声信号进行准确重建，同时有极高的计算效率。

主权项

1.基于Lanczos双对角化的快速指数滤波正则化光声成像重建方法，其特征在于：当短脉冲激光照射到待测的生物组织上时，组织吸收激光能量产生热，忽略热传导，此时光声成像的近似热方程为： ρC p ∂ ∂ t T ( r , t ) = H ( r , t ) - - - ( 1 ) ]]>其中r是三维空间位置矢量，t是时间，函数H(r,t)表示组织吸收的热量，函数T(r,t)表示组织升高的温度，ρ是组织的密度，Cp是比热；组织受热膨胀，从而形成一个初始声场，且初始声场将随着时间变化而变化；此时得到光声成像声场的运动方程和扩散方程： ρ ∂ 2 ∂ t 2 u ( r , t ) = - ▿ p ( r , t ) - - - ( 2 ) ]]> ▿ · u ( r , t ) = - p ( r , t ) ρ · c 2 + β · T ( r , t ) - - - ( 3 ) ]]>矢量函数u(r,t)表示声位移，函数p(r,t)表示声压，c是声速，β是等压膨胀系数，▽与▽·分别为梯度与散度的标识；联立式(1)-(3)，将函数H(r,t)写为光吸收分布函数A(r)和入射激光关于时间的分布函数I(t)的乘积，得： ▿ 2 p ( r , t ) - 1 c 2 ∂ 2 ∂ t 2 p ( r , t ) = - β C p A ( r ) ∂ ∂ t I ( t ) - - - ( 4 )