【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及光聲成像領域，尤其涉及一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法。
技術介紹
1、光聲成像是一種新的成像模態，相關技術研究工作正在穩步推進中。在研究過程中，研究人員需要使用光聲成像設備采集大量的光聲信號數據，并利用這些數據研究光聲信號預處理、信號降噪、圖像重構、圖像增強、功能成像等子課題的技術和方法。由于制作光聲體模成本較高，所以需要一種便利地得到光聲信號的方法，光聲信號仿真就是其中一種低成本地得到光聲信號的方法。
2、光聲的基本原理是，當物體受到脈沖激光照射時，物質吸收激光能量之后溫度升高，進而導致膨脹產生聲波。本質上講，光聲就是聲波，可以用波動方程描述光聲的產生和傳播過程。一些經典的數值計算方法就是根據這個原理求解波動方法對光聲信號進行仿真，這些方法包括：有限差分法、有限元法、譜方法等。基于這些經典方法也有一些工具箱供研究人員使用，例如：k-wave、patlab等。為了提高光聲仿真效率，也有研究人員提出了一些方法對仿真進行加速。利用這些現有方法得到的仿真信號是與設備無關的，無法匹配真實的設備環境。
技術實現思路
1、本專利技術針對現有技術中存在的技術問題，提供一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法，得到與設備相關的仿真信號，讓仿真信號更接近真實設備采集到的信號。
2、根據本專利技術的第一方面，提供了一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法，包括：
3、步驟1，選擇任意一個換能器，采集光聲成像設備中所述換能器的光聲特征信號序列eir(
4、步驟2，計算所述換能器相對于成像區域fov的每個成像像素點的空間脈沖響應sir(k,x,y,z,t)，k為換能器編號，(x,y,z)為成像區域fov中的成像像素點坐標；
5、步驟3，設置虛擬仿真體模，確定計算所述體模在設定坐標位置點的光吸收系數函數w(x,y,z)；
6、步驟4，基于所述光聲成像設備的換能器陣列中的每個所述換能器的光聲特征信號序列eir(t)、空間脈沖響應sir(k,x,y,z,t)和吸收系數函數w(x,y,z)，計算得到所述光聲成像設備的光聲信號仿真結果。
7、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以作出如下改進。
8、可選的，所述步驟1中采集所述光聲特征信號序列eir(t)的過程包括：
9、步驟101，在選擇的所述換能器的探測表面上均勻涂抹光聲材料薄層；
10、步驟102，使用光纖將所述光聲成像設備的脈沖激光引導至所述光聲材料薄層上，激發產生光聲信號；
11、步驟103，使用所述光聲成像設備的信號采集系統采集所述光聲信號為所述光聲特征信號序列eir(t)。
12、可選的，所述步驟102中，所述光纖的直徑小于所述光聲成像設備設計分辨率的1/2。
13、可選的，所述步驟102中，所述光聲成像設備使用可調激光波長的激光源時，在激發所述光聲信號時，選擇光聲材料光聲光譜吸收峰值附近的激光波長發射激光。
14、可選的，所述步驟102中，所述光纖的進光端連接所述光聲成像設備的激光源，出光端垂直對準所述光聲材料薄層的表面，并使光纖出光端出口平面盡可能靠近所述光聲材料薄層。
15、可選的，所述步驟2中構建坐標系確定所述成像像素點坐標的過程包括：
16、以所述成像區域fov的幾何中心為原點，所述成像區域fov所在平面或者經過所述幾何中心的對稱平面為坐標平面構建整個系統的參考坐標系；
17、所述成像像素點為所述參考坐標系中的格點，相鄰的所述成像像素點之間的距離小于等于所述光聲成像設備的設計分辨率的1/2；
18、所述光聲成像設備為二維光聲成像設備時，成像像素點坐標(x,y,z)中z＝0。
19、可選的，所述步驟2中，根據所述光聲成像設備的換能器陣列中每個換能器探測表面的幾何特征和空間位置參數計算所述空間脈沖響應sir(k,x,y,z,t)。
20、可選的，所述步驟2進行空間脈沖響應sir(k,x,y,z,t)的計算時，設置光聲信號傳播過程中的衰減特性。
21、可選的，為光聲信號在所述成像區域fov以及其他區域分別設置不同的衰減特性。
22、可選的，所述步驟3還包括：
23、將所述光吸收系數函數w(x,y,z)乘以對應坐標位置點的相對光強。
24、可選的，所述步驟4中所述光聲成像設備的光聲信號仿真結果為：
25、s(k,t)＝conv(eir(t),∑(x,y,z)∈fovw(x,y,z)×sir(k,x,y,z,t))；
26、其中，s(k,t)為光聲信號仿真結果，conv為卷積操作，k表示換能器的序號數。
27、本專利技術提供的一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法，得到與設備相關的光聲信號，可以反應設備因為結構差異、零部件差異、安裝使用環境差異等因素導致的信號特性的改變，讓仿真信號更接近真實設備采集到的信號。
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1.一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括：
2.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟1中采集所述光聲特征信號序列EIR(t)的過程包括：
3.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光纖的直徑小于所述光聲成像設備設計分辨率的1/2。
4.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光聲成像設備使用可調激光波長的激光源時，在激發所述光聲信號時，選擇光聲材料光聲光譜吸收峰值附近的激光波長發射激光。
5.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光纖的進光端連接所述光聲成像設備的激光源，出光端垂直對準所述光聲材料薄層的表面，并使光纖出光端出口平面盡可能靠近所述光聲材料薄層。
6.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟2中構建坐標系確定所述成像像素點坐標的過程包括：
7.根據權利要求6所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟2中，根據所述光聲成像設備的換能器陣列中每個換能器探測表面的幾何特征和空間位
8.根據權利要求7所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟2進行空間脈沖響應SIR(k,x,y,z,t)的計算時，為所述光聲信號在所述成像區域FOV以及其他區域分別設置不同的衰減特性。
9.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟3還包括：
10.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟4中所述光聲成像設備的光聲信號仿真結果為：
...【技術特征摘要】
1.一種基于光聲成像設備的光聲信號仿真方法，其特征在于，所述仿真方法包括：
2.根據權利要求1所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟1中采集所述光聲特征信號序列eir(t)的過程包括：
3.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光纖的直徑小于所述光聲成像設備設計分辨率的1/2。
4.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光聲成像設備使用可調激光波長的激光源時，在激發所述光聲信號時，選擇光聲材料光聲光譜吸收峰值附近的激光波長發射激光。
5.根據權利要求2所述的仿真方法，其特征在于，所述步驟102中，所述光纖的進光端連接所述光聲成像設備的激光源，出光端垂直對準所述光聲材料薄層的表面，并使光纖出光端出口平面盡可能靠近所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：羅中，賈文杰，
申請(專利權)人：武漢和視光聲科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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