频率域光声成像

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1、频率域光声成像作者姓名杨虹学校导师姓名、职称邵晓鹏教授领域光学工程企业导师姓名、职称薛彬研究员申请学位类别工程硕士提交学位论文日期2014年11月学校代码10701学号1205122273分类TN82号TN29密级公开西安电子科技大学硕士研究生毕业论文频率域光声成像作者姓名：杨虹领域：光学工程学位类别：工程硕士学校导师姓名、职称：邵晓鹏教授企业导师姓名、职称：薛彬研究员提交日期：2014年11月FrequencyDomianOptoacousticImagingAthesissubmittedtoXIDIANUNIVERSITYinpartia

2、lfulfillmentoftherequirementsforthedegreeofMasterinOpticalEngineeringByYanghongSupervisor:ShaoxiaopengXuebinNovember2014西安电子科技大学学位论文独创性（或创新性）声明秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果；也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证

3、书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明并表示了谢意。本论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。本人签名：日期：西安电子科技大学关于论文使用授权的说明本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属于西安电子科技大学。学校有权保留送交论文的复印件，允许查阅、借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容，允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，获得学位后结合学位论文研究成果撰写的文章，署名单位为西安电子科技大学。保密的学位

4、论文在年解密后适用本授权书。本人签名：导师签名：日期：日期：摘要摘要本文重点介绍了两种频率域光声成像系统，即频域光声断层成像系统和频域光声显微系统，以及利用这两套成像系统进行实验论证的三种成像模式，其中一种是基于线性频率调制（Chirp）的传统频域光声成像模式及其它两种由本课题组提出的新型成像模式——离散频率调制模式和复合频率调制模式。作为一种新兴的生物医学成像方法，光声成像尤其是时域光声成像在过去二十年得到了极大关注，本文对包括光声断层成像和光声显微成像在内的时域光声成像技术进行了简要介绍。与时域光声成像相比，频域光声成像发展相对较晚，二者之

5、间最明显的区别在于时域光声成像通常采用脉冲激光器作为光源，而频域光声成像常采用连续波激光器作为光源，连续激光器具有体积小、稳定性高的优点，因此使得频域光声成像较时域光声成像而言具有成本低，更便携等优点。利用线性频率调制信号（Chirp）对激光器输出强度进行调制的传统频率域光声成像模式是一种时域和频域混合的方法，它的信号采集过程和基于背向投影算法的图像重建过程都是在时间域完成的，因此使得它具有时域光声成像的普遍缺点，即采样时间长和数据量相对较大。针对这些不足，我们提出了一种纯频域的成像方法——离散频率调制模式以及与这种频域成像模式相对应的频率域基

6、于模型的重建算法，通过在特定频率分量处提取光声信号的幅值和相位信息来重建图像，以此避免上述提到的不足。在论证过离散频率调制模式的可行性后，我们进一步提出了名为复合频率调制模式的新型成像模式。这种模式较前一种模式而言，将离散频率调制模式中的离散频率作为频率分量进行加和，形成一个复合波形对激光器进行调制。由于现有连续波激光器的输出功率较小，在复合频率调制模式下，随着频率分量数的增加，每个频率分量对应的能量值就减小，而过小的能量值无法对样本产生有效激发，但若将此功率的激光器应用到显微领域，由于显微物镜可以对激光光斑进行有效的收缩，使其单位面积的能量密

7、度增大，在保证频率分量数目的同时还能对样本行程有效激发，于是我们将这种成像模式应用到了频域光声显微领域。与上述三种频域光声成像模式相关的实验结果及其分析都包含在文中，事实证明，复合频率调制模式是一种高效的频域光声成像模式。关键词：生物医学成像，光声成像，频率域光声成像，断层成像，显微成像论文类型：应用基础技术I西安电子科技大学硕士研究生毕业论文IIABSTRACTABSTRACTTwofrequencydomainoptoacousticimagingsystems(frequencydomainoptoacoustictomographysy

8、stemandfrequencydomainoptoacousticmicroscopysystem)andthreeimagingmodalitie