探测器频带对光声成像分辨率的影响研究

探测器频带对光声成像分辨率的影响研究探测器频带对光声成像分辨率的影响研究 . . 应用光学第卷第期 . 年月文章编号: ?? ? 探测器频带对光声成像分辨率的影响研究谭毅,黄新民,任亚杰陕西理工学院物理系,陕西汉中摘要:为了研究探测器频带对光声成像分辨率的影响,采用有限元仿真实验,得出不同探测器频带与分辨率之间的经验公式,即对于量级的吸收体,探测器的截止频率大于时, 重建图像分辨率变化不明显,当探测器的截止频率小于时,分辨率降低非常明显。该研究结果对光声成像探测器的选择、成像效果评估具有参...

探测器频带对光声成像分辨率的影响研究 . . 应用光学第卷第期 . 年月文章编号: ?? ? 探测器频带对光声成像分辨率的影响研究谭毅,黄新民,任亚杰陕西理工学院物理系,陕西汉中摘要:为了研究探测器频带对光声成像分辨率的影响,采用有限元仿真实验,得出不同探测器频带与分辨率之间的经验公式,即对于量级的吸收体,探测器的截止频率大于时, 重建图像分辨率变化不明显,当探测器的截止频率小于时,分辨率降低非常明显。该研究结果对光声成像探测器的选择、成像效果评估具有参考价值。关键词:医用光学与生物技术;光声成像;分辨率;不同探测器频带中图分类号: ; 文献标志码: ?。,? , , ,: , . ? ? ?. ; , . .:; ? ;; ?如小鼠脑部功能成像、肿瘤检测成像、骨坏引言死成像机乳腺成像等。为了进一步提高光声光声成像是一种基于光声效应的新型成像方重建图像的质量,或者将光声层析成像推向临床法。光声效应指的是利用调制光照射吸收体时, 应用研究,很多研究者提出了各种各样的光声信吸收体因吸收调制光能量热胀冷缩而产生压力变号采集与光声成像系统】】以及与之相适用的各化,进而激发声波的现象。这种成像方法结合了纯光学成像和纯声学成像的优点,可以得到高分种图像重建算法】。。探测器频带对光声成像的辨率高对比度的重建图像,是近年来发展的一种影响,国内外学者虽作了一些研究】 ,但都只给新型无损伤的医学成像技术。由于光声成像具出了一些定性的结论,即探测器的频带响应越宽, 有潜在的应用前景,得到了迅速的发展,并被广泛成像效果越好等,并没有给出探测器频带与分辨地应用于动物组织和人体组织的无损成像中,例率之间的具体关系。本文采用有限元仿真实验研收稿日期 ? ; 修回日期: ? 一基金项目:陕西省科技厅基础研究项目;陕西省教育厅基础研究项目作者简介:谭毅一 ,男,湖南衡阳人,光学硕士,讲师,主要究从事光声层析成像在医学中的应用研究工作。 : ..应用光学 , 谭毅,等:控测器频带对光声成像分辨率的影响研究究探测器频带对光声成像分辨率的影响,得出不逐渐到不能分辨,成像质量逐渐下降。由图同探测器频带与分辨率之间的经验公式,即对于和可以看出,图像几乎没有变形,成像效果很量级的吸收体,探测器的截止频率大于好;图是取图中间位置为一 . 的一时,重建图像分辨率变化不明显,当探测器的条直线,对投影值进行归一化,其峰值的 / 和截止频率小于前,分辨率降低非常明显。 / 线分别经过点 ~ 。按照文献的定义,可得图像的分辨率为 . ,像的直径仿真 / ? . ,与原吸收体直径能 . 不同探测器频带的分辨率比较很好地对应,同理由图可得图的图像分分别模拟个圆形吸收体,直径均为 . 辨率为 . ,像的直径为 . 。由图,圆心距为 ,光学吸收系数为 ,背景的光和可以看出,图图像变形比较明显, 学吸收系数为 ;吸收体和背景之间没有声阻抗差成像效果较差;图的图像非常模糊,看不出来别。根据文献计算旋转半径为处的光声是个吸收体的所成的像,图是取图中压,再利用滤波反投影算法进行成像。图、间位置为. 的一条直线,同理可得图像的、和分别由探测器的截止频率为分辨率为 . ,像的直径为 . ,明显、、和 . 所探测的成像, 比原吸收体直径大,图是取图中间位置图、、和分别为图、图为 : . 的一条直线,从曲线上看不出来是、图和图的三维显示图, 从系列图个物体,所以不可分辨,像的直径为 .。像上可以看出, 个吸收体的像由非常清楚地分辨 /图不同频带重建图像的分辨率比较.应用光学 ,谭毅,等:控测器频带对光声成像分辨率的影响研究骞旨料寨求 . 不同探测器频带与图像分辨率的关系研究改变探测器的截止频率,重复上述过程,可以得到不同探测器频带所对应的成像分辨率 ,如图喜. 所示。从图中可以看出,当探测器的截止频率由增大到时,其分辨率迅速提高,当探测器 ?一的截止频率大于后,其分辨率提高较少。 /, 图中的三角点是由仿真实验得到的结果,根据曲线拟合得到扫描角度与图像分辨的关系方程:一言。式中: 一 . ; 一 .; 一 . ; 为探测器的截止频率。一《? / 图不同频带的光声重建图像比较. ’结论本文通过仿真和实验研究了不同探测器频带频率/ 对光声成像分辨率的影响,得出了不同探测器频图分辨率与探测器频带的关系带与成像分辨率之间的经验公式,即对于量. 级的吸收体,探测器的截止频率大于时,重建图像分辨率变化不明显,当探测器的截止频率小于时,分辨率降低非常明显。该研究结实验方法与结果果对光声成像探测器的选择与设计和成像效果评为了检验不同探测器频带对光声重建图像质估具有较好的参考价值。量的影响,实验样品是用琼脂粉、水和浓度为 / 的溶液加热到 ?后在参考文献: 圆形烧杯中冷却凝结而成。样品中埋藏了个圆谭毅.基于滤波反投影的光声图像重建 .应用光形的染色琼脂,直径为 .,埋藏的深度为学, , :?.。实验装置和实验方法与文献一致。. 图和图是分别取探测器的频带为., , :?. ~ 和 ~ 所成的像,从重建的图像上可以看出,图像非常清晰,几乎看不出有什么谭毅,何军锋,曹吉利,等.生物组织高对比度的快速变形,根据文献可以计算其图像的分辨率为光声层析成像.激光技术, , :? . . 和 .,像的直径均为 . ;图,, ?,.?? 是取探测器的频带为 ~ 所成的像,从. ? 重建的图像上可以看出,图像比较模糊,吸收体的 , , :?.像明显出现了变形,可计算其图像的分辨率为 . ,像的直径约为 . ;图是取探测器 ,,, . ? 的频带为. 所成的像,从重建的图像上可以看出,图像非常模糊,基本不能辨认为个吸收体所成的像。. , , :

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