[发明专利]声速不均匀介质热声成像的重建算法

摘要

本发明属于热声成像技术领域，具体为一种声速不均匀介质热声成像的图像重建方法。该方法通过对声速均匀介质热声成像的时域重建法进行修正，使声波在介质中两点间的传播时间不再与距离成正比，而是通过估计出的声速分布计算出来。当前对声速不均匀介质热声成像的重建算法大都需要声速分布的先验知识，并采用迭代方法计算，速度很慢。本发明无需介质内声速分布的先验知识，而且是一种直接的反向方法，可以一次性快速重建出声速不均匀介质的整幅热声图像。

主权项

1.一种声速不均匀介质热声成像的图像重建方法，其特征在于：对声速均匀介质热声成像的时域重建法进行修正，使声波在介质中两点间的传播时间不再与距离成正比，而是一个待定值；估计出待测介质中的声速分布，通过微扰理论计算出声波在介质中两点间的传播时间，然后进行图像重建；其中：所述的修正的时域重建法为：$A\left(r\right)=\approx -\eta \underset{{\Omega }_0}{\int }\int d{\Omega }_0\frac{1}{t}\frac{\partial p(r_0,t)}{\partial t}{|}_{t=T(r,r_0)}---\left(3\right)$ 这里，A(r)是介质的电磁波吸收分布，r0是以原点为圆心、半径为r0的圆球面轨迹，p(r0，t)是在圆球面上探测到的热声波，t是时间，T(r，r0)是两点r与r0间的声波传播时间，η是一个常数；当待测介质的声速c(r)不均匀时，有：u(r)＝u0+ε·u1(r) (4)这里，u(r)＝1/c(r)为介质的慢度，u0是常数，ε是一个很小的值；由微扰理论计算T(r，r0)的方法为：T(r，r0)＝T0(r，r0)+ε·T1(r，r0)+ε2·T2(r，r0) (5)$T_0=\underset{l}{\int }{u}_0\mathrm{ds},T_1=\underset{l}{\int }{u}_1\mathrm{ds},T_2=\underset{l}{\int }\frac{1}{2u_0}(u_1^2-{|▿T_1|}^2)\mathrm{ds}---\left(6\right)$ 其中l是r和r0间的线段；估计介质的慢度分布ue(r)由下式估计：ue(r)＝T(-r/|r|·r0，r/|r|·r0)/2r0 (12)其中计算T(-r0，r0)的方法为：$T(-r_0,r_0)=\arg \max \left(R_{r_0}\left(t\right)\right)---\left(10\right)$ $R_{r_0}\left(t\right)={\int }_{-\infty }^{\infty }S(r_0,\tau )S(-r_0,-(\tau -t))\mathrm{d\tau }---\left(5\right)$ Rr0(t)是S(r0，t)和S(-r0，-t)的相关函数，S(r0，t)定义为：$S(r_0,t)=\left[{\int }_0^{t}p(r_0,t)\mathrm{dt}\right]·t---\left(8\right).$