基于有限元的光声图像重建算法研究

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1、学校代码；１０２８５＇学号＝２０１３４２２８０１９■系＾叫乂爭．．＇－ｉ—＾ＳＯＯＣＨＯＷＵＮＩＶＥＲＳＩＴＹ基于有限元的光声图像重建算法研究ＴｈｅＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＰｈｏｔｏａｃｏｕｓｔｉｃＩ饥ａｇｅ民ｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏ打ＡｌｇｏｒｋｈｎｉｂａｓｅｄｏｎＦｉｎｈｅＥｌｅｍｅｎｔＭｅｔｈｏｄ硏究生姓名张辉指导教师姓名王加俊专业名称信息与通信工程，．＿．．■，，研究方向医学图像处理；—；所在院部电子信息学院…论文提交日期２０１６年６月马麵苏州大学学位论文

2、独创性声明本人郑重声明；所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经往明引用的内容外，本论文不含其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得苏州大学或其它教育机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中｛Ｍ明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。论文作者签名曰ｋｌ心：妹辨期：Ｍ苏州大学学位论义使用授权声明本人完全了解苏州大学关于收集、保存和使用学位论文的规定，良Ｐ；学位论文著作权归属苏州大学。本学位论文电子文档的内容和纸一质论文的内容相。苏大致州学国图书馆、中有权

3、向家国化科院文献信息情也、（报中中国科学技术信息研）究所含万方数据电子出版、化国学术期刊（光盘版）件和中电子杂志杜送交本学位论文的复印电子文挡，允许论文被查阅，可采、和借阅用影印缩印或复制其他手段保存论和汇编学位文，可臥将学论义的全部或部分容入位内编有关数。据库迸行检索密口涉论文本学位论文属在解年密后适用。月本规定＾但非涉密论文１本ｔｂ乂论文作签名：曰：如．５者期争师；期导签名日：￣７基于有限元的光声图像重建算法研究中文摘要基于有限元的光声图像重建算法研究中文摘要光声成像作为一种新型的无损医学成像技术，近年来得到了广泛的关注。其成

4、像原理是用激光作为激发源，激发组织产生光声信号，通过对超声信号的检测并利用一定的重建算法对组织的光吸吸进行成像。该成像方式同时具有超声成像和光学成像高分辨率、高对比度的特点。本文主要针对光声成像中的图像重建算法进行研究，其目的是提高重建算法的计算速度、减小物理模型误差对重建结果的影响。本文的主要工作和贡献如下：首先，利用有限元法对光声成像正向模型进行了离散化，并在此基础上给出了基于Marquardt-Tikhonov正则化策略的光声图像的逆向重建算法。为了克服光声图像的有限元重建算法中因重复计算而导致计算量过大的问题，本文中提出了一种新颖的计算策略，通过矩阵变换大大降低了重建过程中矩阵

5、求逆计算规模，可以在不影响重建精度的前提下加快重建速度。其次，针对定量光声成像中常用的光扩散方程在描述光子输运中的误差进行了详细分析，发现该模型在近场以及弱散射介质中存在着较大的模型误差，对图像重建结果存在比较大的影响。为了减小这种误差对重建结果的影响，本文提出了一种基于贝叶斯框架的模型误差补偿方法。不同于传统的两步重建算法，该算法不仅可以实现对扩散方程模型误差的补偿，还可以直接从光声信号重建出光吸收系数，实现定量光声图像的一步重建。实验结果表明贝叶斯一步重建算法能极大的提高定量光声图像的重建质量。关键词：光声图像重建，有限元，矩阵变换，贝叶斯体系作者：张辉指导老师：王加俊I英文摘要基

6、于有限元的光声图像重建算法研究TheResearchonPhotoacousticImageReconstructionAlgorithmbasedonFiniteElementMethodAbstractAsanewkindofnondestructivemedicalimagingtechnology,photoacousticimagingattractedmuchattentionrecently.Inthisimagingmodality,alaserisusedaslightsourcetoexcitethetissueandproducethephotoacoustics

7、ignal.Upondetectingthephotoacousticsignal,thephotoacousticimagewithregardtotheopticalabsorptioncanbeobtainedwithaproperreconstructionalgorithm.Thephotoacousticimagingtechniquenotonlyownstheadvantageofhighcontrastforopticalim