《有限角度掃描方式下高性能光聲成像圖像重建方法研究》是依託復旦大學，由汪源源擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：有限角度掃描方式下高性能光聲成像圖像重建方法研究
- 依託單位：復旦大學
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：汪源源
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
光聲成像是一種新型的快速發展的生物醫學成像技術，因對比度高、無損等優點，擁有廣闊的醫學套用前景。目前的光聲圖像重建技術需要在採集全形度信號的基礎上進行重建，而在實際情況中，由於人體體形或硬體水平的限制，難以獲得全形度的信號，故需進行有限角度掃描基礎上的圖像重建，本項目即對該問題展開研究。項目擬從物理理論出發，分析各掃描角度上信號間的相互關係，並利用此關係建立起未採樣角度上信號的估計方法。同時對重建算法展開研究，降低其對數據信息的依賴性，並研究如何在有限角度掃描的情況下，保持重建圖像邊緣並且消除圖像偽影的方法。此外，還將採用線陣換能器陣列來採集光聲信號，實現更適合臨床使用的光聲成像平台；並進一步採用線陣換能器陣列作面掃描，探索實現三維光聲成像的實驗方案。本項目旨在突破光聲成像信號採樣角度的限制，開發高性能的圖像重建方法以提高光聲成像的實用性，為其在臨床上的使用提供相應的技術支持。
結題摘要
有限角度掃描方式下光聲成像圖像重建方法的研究，是光聲成像的重要研究方向，對於提高光聲成像的實用性具有重要的理論意義。 本項目圍繞光聲成像各掃描角度信號間的聯繫及未掃描角度上光聲信號的估計、有限角度掃描情況下光聲成像的圖像重建方法、基於實驗平台和套用需求進行所提出方法的實驗研究三個方面開展研究工作，取得的主要研究成果有：先後提出基於圖像塊稀疏係數的光聲成像圖像重建算法和基於Barzilai-Borwein梯度下降法的光聲成像疊代收斂算法，加快了光聲成像圖像重建疊代算法的收斂速度，在保證成像質量的前提下降低了圖像重建的計算時間；先後提出基於廣義全變分參數的光聲成像圖像重建方法和基於自適應方向全變分參數的光聲成像圖像重建方法，通過充分利用重建圖像和光聲信號的關係，提升了重建圖像的精度；提出了有限角度掃描下基於分割區域增強的光聲成像圖像重建方法，在直線掃描和有限角度圓周掃描情況下均能有效補償缺失角度的信息，從而獲得高性能的光聲圖像；提出了基於Gerchberg-Papoulis外推補償的全變分光聲成像圖像重建方法，利用已知信號對未知信號進行估計，通過對缺失角度信息的補償，有效抑制因信息缺失造成的圖像偽影，在有限角度掃描情況下獲得高性能的光聲圖像。以上方法得到計算機仿真實驗和仿體實驗的驗證。 項目發表了標註基金號的期刊論文20篇，其中被SCI檢索14篇，被EI檢索(含同時被SCI檢索)12篇；會議論文1篇，被EI檢索。項目執行期間，項目負責人獲得2016年上海市自然科學三等獎，申請、授權發明專利各2項；培養博士生5名、碩士生11名。 項目研究的光聲成像重建方法已發表相應的SCI期刊論文，部分實時性好的方法有望套用於生物光聲成像儀器中，對於生物醫學光聲成像方法的發展具有理論意義和套用前景。
