[发明专利]一种用于光声断层成像的阵元虚拟插值方法

权利要求书

1.一种用于光声断层成像的阵元虚拟插值方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，获取系统阵列采集的光声信号：系统阵列由N个阵元组成，获取系统阵列采集的各初始阵元的光声信号；并对阵列光声信号通用表达式进行形式变换，提取相移因子，得到等效的阵列光声信号通用表达式；

S2，计算各初始阵元的相移因子矩阵：在笛卡尔坐标系内，设置图像重构区域，计算原点到图像重构区域内各点的向量和原点到各初始阵元的向量，得到阵列接收光声信号的相移因子矩阵；

S3，计算各虚拟阵元的相移因子：根据阵列的几何形状，在初始阵元之间通过它们的坐标插值得到虚拟阵元的坐标。在步骤S2设置的图像重构区域内各点取M个相移观测值，根据最小二乘估计理论计算得到参量μ，所述参量μ满足线性的观测方程，得到M个观测方程，从而得到虚拟阵元的相移因子矩阵；

S4，插值计算各虚拟阵元的接收信号：利用步骤S1获取的初始阵元光声信号矩阵，步骤S2计算得到的初始阵元的相移因子矩阵和步骤S3计算得到的某虚拟阵元相移因子，求得该虚拟阵元的接收信号，从而实现对初始阵列的阵元信号插值计算。

2.根据权利要求1所述的用于光声断层成像的阵元虚拟插值方法，其特征在于，所述步骤S1具体为：

系统阵列采集的光声信号可表示为：

X(t)＝[x₁(t)，x₂(t)，…，x_N(t)]^T

所述光声信号对应的各阵元信号为：

x_i(t)＝s(t-τ_i)+n_i(t)，i＝1，2，…，N。

式中，s(t)为信号源辐射信号，n_i(t)为该阵元接收的加性噪声，τ_i为信号源到该阵元的时延；

提取相移因子，通过解析形式将各阵元信号等效表示为：

x_i(t)＝a(τ_i)s(t)+n_i(t)，i＝1，2，…，N

式中，ω为角频率。

因此，阵列光声信号可表示为：

X(t)＝A(τ)s(t)+N(t)

式中，A(τ)＝[a(τ₁)，a(τ₂)，…，a(τ_N)]^T，N(t)＝[n(t₁)，n(t₂)，…，n(t_N)]^T。

3.根据权利要求1所述的用于光声断层成像的阵元虚拟插值方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：

在笛卡尔坐标系内，原点到图像重构区域各点向量为：

原点到各阵元的向量为：

则阵列接收光声信号的相移因子矩阵为：

A(τ)＝[a(τ₁)，a(τ₂)，…，a(τ_N)]^T

式中，c为声速。