一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像系统及方法与流程

1.本发明属于医疗成像领域，更具体地，涉及一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像系统及方法。


背景技术：

2.光声
‑
超声多模态成像是一种基于超声波检测的成像方式，通过脉冲激光直接照射物体产生超声信号和对物体施加一个超声脉冲，并通过超声探头接收由待测物体产生或者反射的超声信号，结合图像重建算法，可以实现对待测物体的成像和结构分析。由于其穿透深度大、分辨率高、光学对比度强等特点，在高分辨率人体疾病检测、生物状态研究和脑科学研究等领域应用前景广泛。
3.基于光纤的超声相关成像技术由于其抗电磁干扰、尺寸小、灵活度高等有优点，受到了广泛的关注。目前基于光纤超声探头的成像系统主要分为两类：第一类是超声成像系统，例如由一个超声声源和一个光纤超声传感器组成的超声成像系统，但是由于系统中需要额外的超声声源，通常为压电陶瓷，尺寸较大，易受电磁干扰，并且产生的声压较低，最终导致图像的信噪比较低，成像质量较差，同时为了获取大范围的图像，传感器需要扫描，严重限制了系统的成像速度。第二类是光声成像系统，采用一个脉冲激光器和一个光纤超声传感器，通过扫描超声传感器，在不同位置直接测量脉冲激光照射在待测物体上发出的超声信号，该方案相对于超声成像系统尺寸更小，但是穿透深度较小，对深层组织的分辨能力较差，并且同样地，该方案成像速度较慢。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像系统及方法，其目的在于通过超声和光声双模态成像，实现成像速度快的目的。
5.本发明提供了一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像系统，包括：
6.光声
‑
超声激发模块，用于产生多路超声激励激光和光声激励激光；
7.模式切换模块，用于调整多路超声激励激光和光声激励激光的波长选择性进入超声成像模式或光声成像模式；
8.阵列式光纤超声探头，用于引导光声
‑
超声激发模块产生的多路超声激励激光和光声激励激光传输；并在超声成像模式下，将产生的多路超声激励激光转变为多点超声波并被待成像物体反射或者散射；在光声成像模式下，将产生的多路光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生多点超声波；将待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号传输至阵列式光纤超声探头传感结构上；使探测激光反射并发生干涉，并根据阵列式光纤超声探头传感结构上的超声信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化；
9.光纤超声解调模块，用于产生多路探测激光，并将阵列式光纤超声探头反射回的干涉强度变化的光信号解调为电信号；
10.数据处理模块，将解调的电信号进行双模态图像重建。
11.进一步地，所述阵列式光纤超声探头包括：
12.光纤阵列，包括多根光纤，用于传输多路激励激光和探测激光；
13.传感结构，用于接收待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号，同时反射探测激光，使反射回的探测激光发生干涉，并根据接收到的待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化；
14.激发薄膜，覆盖在传感结构上，用于吸收超声激励激光并透过光声激励激光，将超声激励激光转换成多点超声波并被待成像物体反射或者散射，并将透过的光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生超声波。
15.进一步地，所述传感结构包括：第一层介质薄膜，传感薄膜及第二层介质薄膜，并依次覆盖在光纤阵列上。
16.进一步地，还包括：隔离层，覆盖在第二层介质薄膜上，用于延缓激发薄膜因吸收超声激励激光而引起温度上升的传播时间。
17.进一步地，所述光声
‑
超声激发模块包括：
18.激励激光器，用于产生超声激励激光和光声激励激光；
19.第一光纤耦合器，用于将超声激励激光和光声激励激光分为多路激励激光并输入至阵列式光纤超声探头。
20.进一步地，所述光纤超声解调模块包括：
21.探测激光器，用于产生探测激光；
22.第二光纤耦合器，用于将探测激光分为多路探测激光并输入至阵列式光纤超声探头；
23.光电探测器，用于接收阵列式光纤超声探头返回的的干涉强度变化的光信号，并将其转换为电信号。
24.进一步地，所述数据处理模块包括如下子模块：
25.探头信息设置子模块，用于设定阵列式光纤超声探头的阵列信息及超声检测性能参数；设置待重建的成像区域大小并将待成像区域划分计算网格；
26.归一化校准子模块，用于对阵列式光纤超声探头采集的原始数据进行归一化校准：
27.s
c
[n,m]＝u[n,n]
×
s
o
[n,m]，
[0028]
其中，u[n,n]为对阵列式光纤超声探头进行标定获取的补偿系数矩阵对应的对角矩阵，s
o
[n,m]为阵列式光纤超声探头采集的原始数据，n为探头数量，m为每个探头的采样点数；
[0029]
数据重建子模块，用于逐点计算成像区域重建数据：
[0030]
计算每个网格距离阵列式光纤超声探头中各个探头的距离，以及此距离相对应的传播时间，分别得到超声成像模式下或光声像模式下到达各个网格处所需的延时系数矩阵t1[i,k]或t2[i,k]，其中，i为纵向深度上的网格数量，k为需要叠加的探头数量；
[0031]
通过将校准过的数据与延时系数矩阵相乘得到对应成像区域的初始重建数据：
[0032][0033]
其中，x，y为划分的成像区域网格中的第x列第y行；
[0034]
图像重建子模块，引入相干因子系数cf(x,y)，并将相干因子系数与初始重建数据相叠加，得到对应的光声或超声重建图像。
[0035]
一种阵列式光纤超声探头，包括：
[0036]
光纤阵列，包括多根光纤，用于同时传输多路激励激光和探测激光；
[0037]
传感结构，用于接收待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号，同时反射探测激光，使反射回的探测激光发生干涉，并根据接收到的待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化；
[0038]
激发薄膜，覆盖在传感结构上，用于吸收超声激励激光并透过光声激励激光，将超声激励激光转换成多点超声波并被待成像物体反射或者散射，并将透过的光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生超声波。
[0039]
进一步地，所述传感结构包括：第一层介质薄膜，传感薄膜及第二层介质薄膜，并依次覆盖在光纤阵列上。
[0040]
一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像方法，包括如下步骤：
[0041]
s1：产生多路超声激励激光、光声激励激光及探测激光；
[0042]
s2：通过调整超声激励激光和光声激励激光的波长选择性进入超声成像模式或光声成像模式；
[0043]
s3：在超声成像模式下，将产生的多路超声激励激光转变为多点超声波并被待成像物体反射或者散射；在光声成像模式下，将产生的多路光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生多点超声波；
[0044]
s4：使探测激光反射并发生干涉，并根据待成像物体反射、散射或者产生的超声信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化；
[0045]
s5：将反射回的干涉强度变化的光信号转换为电信号并进行双模态图像重建。
[0046]
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
[0047]
1、本发明设置的阵列式光纤超声探头能够对超声激励激光和光声激励激光有不同的吸收率，使得超声激励激光和光声激励激光激产生超声波的位置不同，从而可以在不更换设备情况下自由切换成像方式，实现超声和光声双模态成像。
[0048]
2、本发明采用的超声探头为阵列式光纤超声探头，能够在无需机械扫描装置辅助下，同时检测多个位置处的超声或者光声信号，实现一次性成像，成像速度快；而光纤尺寸小，多根光纤紧密贴合，制备得到的阵列式光纤超声探头尺寸小。
[0049]
3、本发明中通过第一层介质薄膜，传感薄膜及第二层介质薄膜形成的传感结构，使得超声信号的灵敏度更高，能够显著提升深处组织的成像清晰度。
[0050]
4、本发明中，通过设置隔离层，可以延缓激发薄膜因吸收超声激励激光而引起温度上升的传播时间，避免传感薄膜快速热膨胀使得传感薄膜灵敏度下降。
[0051]
总而言之，本发明能够在实现超声和光声双模态成像的同时，具有成像速度快、穿透深度大、成像质量高等优点。
附图说明
[0052]
图1为本发明提供的光声
‑
超声双模态成像系统示意图。
[0053]
图2为本发明提供的阵列式光纤超声探头结构示意图。
[0054]
图3为本发明提供的超声成像结果图。
[0055]
图4为本发明提供的光声成像结果图。
[0056]
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或者结构，其中：
[0057]
1为激励激光器，2为第一光纤耦合器，3为探测激光器，4为第二光纤耦合器，5为第n路环形器，6为第n路光纤合束器，7为阵列式光纤超声探头，8为待成像物体，9为第n路光电探测器，10为数据处理模块，71为光纤阵列，72为第一层介质薄膜，73为传感薄膜，74为隔离层，75为激发薄膜，76为第二层介质薄膜。
具体实施方式
[0058]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0059]
图1为本发明提供的光声
‑
超声双模态成像系统示意图，系统包括光声
‑
超声激发模块、光纤超声解调模块、光纤合束器、阵列式光纤超声探头7、模式切换模块和数据处理模块10。
[0060]
光声
‑
超声激发模块，包括激励激光器1、第一光纤耦合器2，用于产生超声激励激光产生和光声激励激光，并将激励激光分为n路激励激光，输入n路光纤合束器。
[0061]
光纤合束器，用于将光声
‑
超声激发模块和光纤超声解调模块产生的多路激励激光和探测激光分别同时耦合进阵列式光纤超声探头7对应的多个端口。图1中仅显示第n路光纤合束器6。
[0062]
模式切换模块，用于调整多路超声激励激光和光声激励激光的波长选择性进入超声成像模式或光声成像模式。
[0063]
阵列式光纤超声探头7，用于实现小尺寸范围内的多点光声激发、多点超声激发和并行超声检测，在超声成像模式下，将产生的多路超声激励激光转变为多点超声波并被待成像物体反射或者散射；在光声成像模式下，将产生的多路光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生多点超声波；将待成像物体反射、散射或者产生的超声波信号传输至阵列式光纤超声探头7传感结构上；使探测激光反射并发生干涉，并根据阵列式光纤超声探头7传感结构上的超声信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化。光纤超声解调模块，包括探测激光器3、第二光纤耦合器4、环形器5及光电探测器，用于产生多路探测激光，并将阵列式光纤超声探头7反射回的干涉强度变化的光信号解调为电信号；
[0064]
数据处理模块10，用于将光纤超声解调模块解调的电信号进行量化、滤波和双模态图像重建。
[0065]
具体的，激励激光器1为输出波长可调的脉冲光或被调制的连续光的激光器，用于超声激励激光产生和光声激励激光产生；在第一光纤耦合器2作用下激励激光分为n路激励激光，并将n路激励激光通过n路光纤合束器均匀的耦合进入阵列式光纤超声探头7中的n根光纤内，其中第n路激励激光输入至相对应的第n路光纤合束器6，并耦合进阵列式光纤超声探头7的第n个光纤端口；其中，光纤合束器将光声激励激光和超声激励激光耦合到输出光纤的包层中，并以多模形式传输。
[0066]
探测激光器3产生的探测激光为连续或者脉冲窄线宽激光，且探测激光波长与阵列式光纤超声探头的反射光谱的最大斜率处对应以保证最大的探测灵敏度，用于对阵列式光纤超声探头7中传感薄膜73的厚度变化进行监测；当传感薄膜73的厚度发生改变，阵列式光纤超声探头7的传感结构反射光谱会发生漂移，从而引起从阵列式光纤超声探头7反射回的探测光强度发生变化。窄线宽激光器能够实现单纵模输出，保证了光源的单色性，使阵列式光纤超声探头7的检测更准确，满足检测需求。探测激光在第二光纤耦合器4的作用下分为n路探测激光，用于同时探测阵列式光纤超声探头7内的多个传感结构处的超声信号；与激励激光相同，第n路探测激光被耦合进入第n路环形器5的端口a，并从环形器5的端口b输出至对应的第n路光纤合束器6；其中，光纤合束器将探测激光耦合到输出光纤的纤芯中，并以单模形式传输。
[0067]
在n个光纤合束器的作用下，n路激励激光和n路探测激光被耦合进n根光纤，并输入到阵列式光纤超声探头7的n个光纤端口，其中，第n路激励激光和第n路探测激光被耦合进入同一根光纤，并输入到阵列式光纤超声探头7对应的第n个光纤端口，图1中仅显示在第n路光纤合束器6作用下，第n路激励激光和第n路探测激光被耦合进入同一根光纤，并输入到阵列式光纤超声探头7对应的第n个光纤端口。在超声成像模式下，n路激励激光会被阵列式光纤超声探头7内的激发薄膜75吸收，并转换为超声波，超声波会被待成像物体8反射或者散射并重新返回阵列式光纤超声探头7的传感结构处；在光声成像模式下，n路激励激光会在阵列式光纤超声探头7的引导下照射到待成像物体8表面，激发超声波并传播至阵列式光纤超声探头7的传感结构处；探测激光会被光纤超声探头7内部的第一层介质薄膜72和第二层介质薄膜76反射，返回的探测激光强度与阵列式光纤超声探头7传感结构处的在超声成像模式下或在光声成像模式下被待成像物体反射、散射或者产生的超声信号强度成正比。因此，通过测量返回的探测激光强度可以得到超声探头位置处的超声信号强度；被阵列式光纤超声探头7反射回的探测激光被耦合进入环形器5的端口b，并从环形器5端口c输出并耦合进对应的n路光电探测器，图1中仅显示被返回的第n路探测激光耦合进对应的第n路光电探测器9，光电探测器用于将反射回的探测激光转换为电信号，以便能够被数据处理模块捕获并量化。
[0068]
经过数据处理模块捕获并量化的超声数据进行图像重建，得到待测物体的图像。同时，模式切换模块用于控制激励激光器的发射时间、激励激光器和探测激光器的输出波长。其中，数据处理模块和模式切换模块可以集成在同一个处理器中。
[0069]
如图2所示，阵列式光纤超声探头7包括光纤阵列71、第一层介质薄膜72、传感薄膜73、第二层介质薄膜76、隔离层74、激发薄膜75，其中，第一层介质薄膜72、传感薄膜73、第二层介质薄膜76、隔离层74、激发薄膜75依次覆盖在光纤阵列71上。光纤阵列71包括多根光纤，用于同时传输多路激励激光和探测激光；光纤阵列71的端面平整，能够为后续薄膜的黏附提供底座。第一层介质薄膜72和第二层介质薄膜76优选为在探测激光波长处具有大于90％反射率，在光声
‑
超声激励激光波长处具有大于80％透射率的波长选择透过性薄膜；具体的，可以为硫化锌和六氟铝酸钠、二氧化硅和二氧化钛、二氧化硅和二氧化锆交替组成的薄膜等。传感薄膜73优选为厚度不超过1毫米，并且在光声
‑
超声激励激光和探测激光波长处具有大于80％透射率的膜片，具体的传感薄膜可以为派瑞林、环氧树脂、聚对苯二甲酸乙二醇酯薄膜等。第一层介质薄膜72、传感薄膜73和第二层介质薄膜76依次紧贴在光纤阵列
的端面上，形成传感结构，能够使探测激光在该传感结构上反射并发生干涉，用于超声波的检测；第一层介质薄膜72、传感薄膜73和第二层介质薄膜76所形成的传感结构具有尖锐的腔传递函数，在外界超声作用下(被待成像物体反射、散射或者直接产生的超声信号)，具有尖锐的腔传递函数会发生漂移，从而导致反射回的探测激光的干涉光强发生改变，通过监测反射回的探测激光干涉强度变化可以测量超声信号；传感薄膜73优选为派瑞林c材料。隔离层74和激发薄膜75依次紧贴在第二层介质薄膜76的表面，隔离层74的材质与传感薄膜73相同，厚度均为微米级别，用于延缓激发薄膜75温度上升而引起的传感薄膜73热膨胀导致的灵敏度下降的时间；当激励激光被激发薄膜吸收后，由于激光加热效应，导致激发薄膜75的温度会上升，并会传播至传感薄膜，引起传感薄膜的温度变化，降低传感薄膜的灵敏度，隔离层的加入使得热从激发薄膜传播到传感薄膜需要更长的时间，保证在超声信号检测的时间内传感薄膜不受影响。激发薄膜75优选为具有波长选择吸收性的聚合物薄膜，激发薄膜75在超声激励激光波长处具有高吸收率(优选大于80％)，在光声激励激光波长具有高透过率(优选大于80％)，用于吸收超声激励激光并透过光声激励激光，实现光声
‑
超声双模态成像模式；具体的激发薄膜可以为掺杂了染料的环氧树脂、硅橡胶薄膜等。
[0070]
传感薄膜73充当声波传感换能器件。两层介质薄膜和传感薄膜73形成传感结构，光纤阵列71的多根光纤将该传感结构分为多个传感单元，探测激光通过光纤阵列71末端入射在所述传感结构上，分别被第一层介质薄膜72和第二层介质薄膜76反射，被反射的探测激光在该传感结构处发生干涉。当外界超声信号作用在传感薄膜73上时，由于声压作用引起传感薄膜73发生形变，造成传感薄膜73的厚度发生改变，厚度发生改变的频率等同于待测超声波频率，厚度变化引起第二层介质薄膜76反射回的光相位发生改变，从而导致两个介质薄膜反射光相位差的改变，导致干涉发生变化，光纤超声解调模块通过监测反射回的干涉光强度的变化测量超声信号。当传感薄膜73受超声作用形变较小时，传感薄膜厚度变化率d和声压p之间的关系为：
[0071][0072]
对应两束反射光的相位差变化为：
[0073][0074]
其中e为传感薄膜的杨氏模量，n为传感薄膜的折射率，l为传感薄膜的厚度，λ为探测激光波长，λ
a
为被待成像物体反射或者散射回的超声波波长。
[0075]
由上述公式可知，反射回的两束光相位差变化与声压大小成正比，且声波灵敏度与材料的杨氏模量成反比，与传感薄膜的厚度成正比。
[0076]
本发明提供的阵列式光纤超声探头7的制作流程如下：将光纤阵列71的端面打磨平整并清洗干净，使用真空沉积技术在光纤阵列的端面沉积第一层介质薄膜72，其中两层介质薄膜在探测激光波段具有大于95％的反射率，在激励激光波段具有大于90％的透射率。随后使用化学气相沉积方式将传感薄膜73平整的沉积在第一层介质薄膜72的表面，传感薄膜73优选为20微米厚的派瑞林c材料，然后在结构上沉积第二层介质薄膜76。隔离层74优选为5微米厚的派瑞林c薄膜，其制备过程与传感薄膜相同。激发薄膜75的材料优选为掺杂了红色染料的聚二甲基硅氧烷(pdms)，该材料在超声激发激光波长(即实施例中的
532nm)具有大于90％吸收率，在光声激发激光波长(即实施例中的1064nm)具有大于90％透射率的聚合物，使用旋涂技术在隔离层的表面旋涂一层50微米厚的激发薄膜75，并在80摄氏度下加热2小时，至聚合物完全固化。
[0077]
具体的，光纤阵列71优选使用32根双包层光纤加工而成，在其它实施例中，也可为其他数量，32根双包层光纤优选按照127微米的间距排列，并被固定在光纤阵列的基本结构v型凹槽中，光纤和v型槽之间的空隙进行填胶处理。向光纤阵列71中注入激光时，激励激光在内包层中以多模形式传输，探测激光在纤芯中以单模形式传输。
[0078]
当系统以超声成像模式工作时，激励激光器1被调谐至超声激发波长，超声激励激光在阵列式光纤超声探头7内依次透过光纤阵列71、第一介质薄膜72、传感薄膜73、第二介质薄膜76和隔离层74，超声激励激光波长对应激发薄膜的吸收波长，会被激发薄膜75的吸收区吸收，导致激发薄膜75温度上升，产生热膨胀效应，并挤压周围介质，产生超声波，超声波被待成像物体8反射或者散射，反射或者散射的超声波信号重新传播至阵列式光纤超声探头7的传感结构处，并引起传感薄膜73厚度发生改变，从而导致第一介质薄膜72、传感薄膜73和第二介质薄膜76形成的传感结构对探测激光的反射率发生改变，即反射回的探测光强度发生变化，通过数据处理模块捕获多个位置的回波信号，优选通过孔径合成聚焦算法进行重建，从而获得待成像物体8的超声图像。
[0079]
当系统以光声成像模式工作时，激励激光器1被调谐至光声激发波长，激励激光在透过阵列式光纤超声探头7内依次透过光纤阵列71、第一介质薄膜72、传感薄膜73、第二介质薄膜76、隔离层74和激发薄膜75，光声激励激光波长对应激发薄膜的透射波长，通过激发薄膜75的透射区，并照射到待成像物体8上，引起待成像物体8的温度上升，并产生热膨胀效应，产生超声波，产生的超声波信号传播至阵列式光纤超声探头7的传感结构处，并引起传感薄膜73厚度发生改变，从而导致第一介质薄膜、传感薄膜和第二介质薄膜形成的传感结构对探测激光的反射率发生改变，即反射回的探测光强度发生变化，通过数据处理模块捕获多个位置的超声信号，优选通过孔径合成聚焦算法进行重建，从而获得待成像物体8的光声图像。
[0080]
本发明提供的基于阵列式光纤超声探头的双模态成像系统，数据处理模块对光声
‑
超声双模态成像系统采集到的超声数据进行滤波、校准、快速图像重建，具体包括如下子模块：
[0081]
探头信息设置子模块，用于设定阵列式光纤超声探头的阵列信息及超声检测性能参数；设置待重建的成像区域大小并将待成像区域划分计算网格；
[0082]
具体的，设置阵列式光纤超声探头7的位置信息，即根据实际的阵列式光纤超声探头7中的探头排列信息设置重建所需要的探头阵列信息，所述信息包括各探头间的间距，数量，排列方式(如线阵或面阵)，同时设置各探头的超声检测性能参数，包括响应角度α、数据采集时间t、采样率f
s
等；然后设置待重建的成像区域大小，并根据待成像物体估计声速c(人体组织中深度约为1560m/s)、横向长度l和纵向深度d并将待成像区域划分计算网格，计算网格的大小。
[0083]
纵向区域深度d为：
[0084]
d＝c*t
[0085]
横向区域长度l为：
[0086]
其中，l为阵列式光纤超声探头的横向长度。
[0087]
成像区域计算网格划分，计算网格的长度或宽度，网格的长和宽相同，记网格的长度为h：
[0088][0089]
归一化校准子模块，用于对阵列式光纤超声探头采集的原始数据进行归一化校准；
[0090]
具体的，阵列式光纤超声探头采集的数据由于阵列中n个探头的性能和灵敏度存在差异，通过在成像前对阵列式光纤超声探头中的各个探头进行分别标定，获取阵列式光纤超声探头的补偿系数u(n)，为了将每个探头测量到的数据s
o
(n,1:m)分别与对应的补偿系数u(n)相乘，将补偿系数矩阵转换为相对应的对角矩阵u[n,n]，通过叠加补偿系数完成原始采集数据s
o
[n,m]的归一化校准：
[0091]
s
c
[n,m]＝u[n,n]
×
s
o
[n,m]
[0092]
其中，m为每个探头的采样点数。
[0093]
数据重建子模块，用于逐点计算成像区域重建数据：
[0094]
具体的，计算每个计算网格处的重建数据，通过计算每个网格距离阵列式光纤超声探头中各个探头的距离，并且计算此距离相对应的传播时间，超声成像模式下为超声的往返时间，光声成像模式下为网格至探头的单程传播时间，由此可得到各个网格处所需的延时系数；其中，对于同一深度，延时系数相同，所以仅需依次计算不同深度时的延时系数；最终得到超声延时系数矩阵t1[i,k]或光声延时系数矩阵t2[i,k]，其中，i为纵向深度上的网格数量，k为需要叠加的探头数量；通过将校准过的数据与延时系数矩阵相乘得到对应成像区域的初始重建数据：
[0095]
其中，x，y为划分的成像区域网格中的第x列第y行。
[0096]
通过将校准过的数据与延时系数矩阵相乘得到对应成像区域的初始重建数据：
[0097][0098]
其中，x，y为划分的成像区域网格中的第x列第y行。
[0099]
图像重建子模块，引入相干因子系数cf(x,y)，并将相干因子系数与初始重建数据相叠加，得到对应的光声或超声重建图像。
[0100]
具体的，由于阵列式光纤超声探头中的探头数量有限，导致系统仅记录了有限位置处的超声信号，在图像的重建过程中测量点数的不足会给重建图像引入额外的伪影，恶化图像的分辨率，因此引入了相干因子，对不同位置处重建数据进行计算，得到相对应的相干因子cf(x,y)，将相干因子与初始重建数据相叠加，得到相对应的光声或超声重建图像r(x,y)，相干因子的引入可以有效的抑制由于离散测量带来的重建图像伪影，提高重建图像的空间分辨率。
[0101][0102]
最终重建图像结果为：
[0103]
r(x,y)＝cf(x,y)*r
o
(x,y)
[0104]
具体的，本发明提供的基于阵列式光纤超声探头的光声
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超声双模态成像系统的实施例中，探测激光优选为可调谐的窄线宽激光器，调谐范围优选为1530
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1570nm，第一光纤耦合器和第二光纤耦合器的分光比为n：1，激励激光优选为脉冲宽度10ns的脉冲激光，超声激励激光波长优选为532nm，光声激励激光的波长优选为1064nm，数据处理模块中的数据采集卡的采样率为100mhz，分辨率为12位。根据上述的图像重建步骤，得到的超声成像模式和光声成像模式下的多根血管模型的成像结果如图3和图4所示。
[0105]
本发明提出了一种基于阵列式光纤超声探头的双模态成像方法，包括如下步骤：
[0106]
s1：产生多路超声激励激光、光声激励激光及探测激光；
[0107]
s2：通过调整超声激励激光和光声激励激光的波长选择性进入超声成像模式或光声成像模式；
[0108]
s3：在超声成像模式下，将产生的多路超声激励激光转变为多点超声波并被待成像物体反射或者散射；在光声成像模式下，将产生的多路光声激励激光照射在待成像物体上，使待成像物体产生多点超声波；
[0109]
s4：使探测激光反射并发生干涉，并根据待成像物体反射、散射或者产生的超声信号强度，使反射回的探测激光干涉强度变化；
[0110]
s5：将反射回的干涉强度变化的光信号转换为电信号并进行双模态图像重建。
[0111]
本发明提出的阵列式光纤超声探头，可运用在不同样品的成像，不局限于人体的身体状况成像，也可以用于小动物、模型组织、工业制品等的快速光声
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超声成像。
[0112]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。