CN111419185A - 一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法 - Google Patents

Abstract

一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法，利用激励线圈对被测目标体施加激励电流，被测目标体在电磁激励下感应生成涡旋电流。所述涡旋电流与静磁场相互作用，在目标成像体内产生超声信号。利用超声换能器接收超声信号，并对接收到的超声信号利用声速重建算法获得被测目标体内的声速分布，然后根据声速分布结果校正磁声信号，最后基于时间反演法进行被测目标体的图像重建。

Description

一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法

技术领域

本发明涉及一种图像重建方法，特别涉及一种磁声成像的声源图像重建方法。

背景技术

目前传统电阻抗成像技术的灵敏度和空间分辨率不高，主要因为电阻抗成像通常采用频率较低的电磁波作为激励。由于波长远远大于成像体，导致电磁场探测对比度高，但分辨率低。毋庸置疑，单一场都有其物理局限性。因此多物理场成像技术受到越来越多的关注，即将一种物理场作用于生物组织，转换为另一种物理场进行检测，由一种物理场提供分辨率，另一种物理场提供对比度，实现对比度和分辨率的同时提高。电磁场和超声相结合的多物理场成像技术正是考虑到电磁场对人体组织电导率的高对比度和超声波探测的高分辨率特性，成为人们的研究热点，磁声成像作为一种新型的多物理场成像技术在最近一年受到重视。

2005年美国明尼苏达大学生物医学工程系He Bin教授提出磁感应式磁声层析扫描成像，即：在静磁场中放入生物组织，线圈产生时变脉冲磁场在组织中产生涡旋电流，并在静磁场作用下产生洛伦兹力，从而产生声波，并被组织周围的超声换能器接收。该方法是一种以交变磁场和静磁场作为为激励源，基于生物组织内部电导率的差异，以超声作为信息载体的无损成像技术。现有的磁声成像重建方法都是建立在声速均匀的假设上，但声速的不均匀性会直接影响图像的重建效果和图像的准确度。在声速非均匀介质中测量的超声信号到声源的重建过程主要包括，首先由测量的超声信号重建声速分布，然后利用声速分布补偿磁声信号，消除声速异质性导致的磁声信号径向位移发生改变的问题，再根据校正后的信号重建声源分布，目前的相关文献提出的声速变化介质中磁声声源重建的方法，需借助CT等其他技术来获得声速分布或利用已知先验知识提前得知声速分布，显然，这对于磁声成像技术在实际应用过程中是不现实的。

发明内容

为了解决上述问题，本提案提供一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法，所述方法包括：

第一步 获取被测目标体的声波脉冲信号；

第二步 根据所述声波脉冲信号计算被测目标体的声速分布；

第三步 获取被测目标体产生的磁声信号；

第四步 利用所述声速分布校正所述磁声信号；

第五步利用校正的磁声信号重建被测目标体的图像。

可选地，所述第一步，采用水凝胶超声耦合介质，利用环形阵列换能器其中一个通道向成像物体发射声波脉冲，利用位于该通道镜面对称的通道接收该声波脉冲；通过变换环形阵列换能器的发射通道，变换环形阵列换能器发射的声波脉冲角度，使得环形阵列换能器发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体；将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲传递时间。

可选地，所述第二步计算被测目标体的声速分布的方法如下：

假设声波脉冲在成像目标体中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式(1)中，T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻；

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个；

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数；每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标区域的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂ ....... T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子；

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)；

其中，[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

可选地，所述第三步获取被测目标体的磁声信号的方法如下：

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力，其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，▽为算符；

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

可选地，所述第四步利用求解的声速分布校正磁声信号的方法如下：

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s是一个随空间位置变化的函数。

可选地，所述第五步基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，即可得到声速不均匀情况下的磁声重建图像；

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p″是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

另外，本提案还提供一种声速不均匀的磁声成像图像重建装置，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取被测目标体的声波脉冲信号；

计算模块，用于根据所述声波脉冲信号计算被测目标体的声速分布；

第二获取模块，用于获取被测目标体产生的磁声信号；

校正模块，用于利用所述声速分布校正所述磁声信号；

重建模块，用于利用校正的磁声信号重建被测目标体的图像。

可选地，所述第一获取模块，用于采用水凝胶超声耦合介质，利用环形阵列换能器其中一个通道向成像物体发射声波脉冲，利用位于该通道镜面对称的通道接收该声波脉冲；通过变换环形阵列换能器的发射通道，变换环形阵列换能器发射的声波脉冲角度，使得环形阵列换能器发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体；将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲传递时间。

可选地，所述计算模块，用于通过如下方案计算被测目标体的声速分布：

假设声波脉冲在成像目标体中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式(1)中，T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻；

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个；

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数；每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标区域的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂ ....... T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子；

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)；

其中，[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

可选地，所述第二获取模块，用于通过如下方案获取被测目标体的磁声信号：

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力，其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，▽为算符；

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

可选地，所述校正模块，用于通过如下方案校正磁声信号：

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s是一个随空间位置变化的函数。

可选地，所述重建模块，用于基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，得到声速不均匀情况下的磁声重建图像；

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p″是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

利用本发明提出的一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法可以实现对声速不均匀介质的磁声成像图像的重建。

附图说明

图1为本发明重建方法涉及的磁声信号和超声信号获取示意图；

图2为重建图像而构建的原始模型；

图3为不考虑非均匀性而重建的电导率图像；

图4为本发明重建方法重建的电导率图像。

图中：1环形阵列超声换能器，2环形阵列超声换能器其中一个超声脉冲发射通道，3环形阵列超声换能器另一个超声脉冲接收通道，4被测目标体，5超声信号扫描横截面，6水凝胶耦合介质，7激励线圈，8永磁体。

具体实施方式

本发明的目的是解决现有磁声成像声源重建方法均建立在声速分布均匀的假设上，而忽略被测目标真实声速分布是非均匀的事实，从而造成重建声源图像畸变和模糊等问题，提出一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法。本发明可以准确重建被测目标体4声速不均匀情况下的磁声图像。

本发明图像重建算法的原理是：本发明利用激励线圈7对被测目标体4施加激励电流，被测目标体4在电磁激励下感应生成涡旋电流，该电流与永磁体8产生的静磁场相互作用，在被测目标体4内产生超声信号，利用超声换能器接收超声信号扫描横截面5的超声信号，超声换能器与超声信号扫描横截面5的超声信号之间通过水凝胶耦合介质6耦合，然后对接收到的超声信号利用声速重建算法获得被测目标体4内的声速分布，然后根据声速分布结果校正磁声信号，最后基于时间反演法进行被测目标体4的图像重建。

本发明声速不均匀图像重建方法包括五个步骤：

第一步，获取被测目标体4的声波脉冲信号；

第二步，根据代数迭代法计算被测目标体4的声速分布；

第三步，获取被测目标体4产生的磁声信号；

第四步，利用求解的声速分布校正获取磁声信号；

第五步，基于时间反演法利用校正的磁声信号重建被测目标体4的图像。

以下结合附图1和具体实施方式进一步说明本发明。

本发明重建方法具体如下：

第一步，获取被测目标体4的声波脉冲信号

为提高图像重建速度和超声的耦合效率，本发明利用环形阵列超声换能器1，采用水凝胶超声耦合介质6，水凝胶耦合介质6直接代替水耦合。利用环形阵列超声换能器其中一个超声脉冲发射通道2向成像物体发射声波脉冲，位于该通道镜面对称的通道即环形阵列超声换能器另一个超声脉冲接收通道3接收该声波脉冲。通过变换环形阵列超声换能器1的发射通道，变换环形阵列超声换能器1发射的声波脉冲角度，使得环形阵列超声换能器1发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体4。将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲信号。

第二步，计算被测目标体4的声速分布

假设声波脉冲在被测目标体4中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式1中T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻。

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个。

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数。每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标区域的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂ ....... T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

其中w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献，t_j表示第j个网格的声波穿越时间，T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子，其目的是加快计算。

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)。其中[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

第三步：获取被测目标体的磁声信号

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力。其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体8产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，即：f(t)＝S(t)*R(t)，▽为算符。

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

第四步：利用求解的声速分布校正磁声信号

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s不再是一个固定值，而是一个随空间位置变化的函数。

第五步：基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，即可得到声速不均匀情况下的磁声重建图像。

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法可以得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p”是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

利用本发明提出的一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法可以实现对声速不均匀介质的磁声成像图像的重建。

基于上述声速不均匀的磁声成像图像重建方法同一发明构思，本申请还提供一种声速不均匀的磁声成像图像重建装置，该装置包括：

第一获取模块，用于获取被测目标体4的声波脉冲信号；

计算模块，用于根据声波脉冲信号计算被测目标体4的声速分布；

第二获取模块，用于获取被测目标体4产生的磁声信号；

校正模块，用于利用声速分布校正磁声信号；

重建模块，用于利用校正的磁声信号重建被测目标体4的图像。

其中，第一获取模块，用于采用水凝胶超声耦合介质6，利用环形阵列换能器其中一个通道2向被测目标体4发射声波脉冲，利用位于该通道镜面对称的通道接收该声波脉冲；通过变换环形阵列换能器1的发射通道，变换环形阵列换能器1发射的声波脉冲角度，使得环形阵列换能器1发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体4；将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲传递时间。

其中，计算模块，用于通过如下方案计算被测目标体4的声速分布：

假设声波脉冲在被测目标体4中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式(1)中，T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻；

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个；

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数；每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标体4内的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂ ....... T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子；

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)；

其中，[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

其中，第二获取模块，用于通过如下方案获取被测目标体4的磁声信号：

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力，其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，▽为算符；

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

其中，校正模块，用于通过如下方案校正磁声信号：

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s是一个随空间位置变化的函数。

其中，重建模块，用于基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，得到声速不均匀情况下的磁声重建图像；

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p″是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

利用本发明提出的一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法可以实现对声速不均匀介质的磁声成像图像的重建。

如图2为重建图像而构建的原始模型，表1为构建图2模型的参数，图2中D处的电导率是被测量的成像区域，B区域的声速与C、D区域的声速存在非均匀性，在不考虑声速非均匀情况下，重建的D区的电导率图像如图3所示，利用本申请方法重建的D区电导率图像如图4所示为本发明重建方法重建的电导率图像，改善效果明显。

表1模型参数

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

Claims (12)

1.一种声速不均匀的磁声成像图像重建方法，其特征在于，所述方法包括：

第一步 获取被测目标体的声波脉冲信号；

第二步 根据所述声波脉冲信号计算被测目标体的声速分布；

第三步 获取被测目标体产生的磁声信号；

第四步 利用所述声速分布校正所述磁声信号；

第五步利用校正的磁声信号重建被测目标体的图像。

2.如权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述第一步h，采用水凝胶超声耦合介质，利用环形阵列换能器其中一个通道向成像物体发射声波脉冲，利用位于该通道镜面对称的通道接收该声波脉冲；通过变换环形阵列换能器的发射通道，变换环形阵列换能器发射的声波脉冲角度，使得环形阵列换能器发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体；将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲传递时间。

3.如权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述第二步计算被测目标体的声速分布的方法如下：

假设声波脉冲在成像目标体中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式(1)中，T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻；

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个；

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数；每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标区域的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂.......T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子；

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)；

其中，[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

4.如权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述第三步获取被测目标体的磁声信号的方法如下：

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力，其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，▽为算符；

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

5.如权利要求1所述的图像重建方法，其特征在于，所述第四步利用求解的声速分布校正磁声信号的方法如下：

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s是一个随空间位置变化的函数。

6.如权利要求4所述的图像重建方法，其特征在于，所述第五步基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，即可得到声速不均匀情况下的磁声重建图像；

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p”是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

7.一种声速不均匀的磁声成像图像重建装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取被测目标体的声波脉冲信号；

计算模块，用于根据所述声波脉冲信号计算被测目标体的声速分布；

第二获取模块，用于获取被测目标体产生的磁声信号；

校正模块，用于利用所述声速分布校正所述磁声信号；

重建模块，用于利用校正的磁声信号重建被测目标体的图像。

8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第一获取模块，用于采用水凝胶超声耦合介质，利用环形阵列换能器其中一个通道向成像物体发射声波脉冲，利用位于该通道镜面对称的通道接收该声波脉冲；通过变换环形阵列换能器的发射通道，变换环形阵列换能器发射的声波脉冲角度，使得环形阵列换能器发射的声波脉冲全角度扫描被测目标体；将每个通道接收的信号进行放大、滤波，并存储，通过接收的超声信号获取声波脉冲传递时间。

9.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述计算模块，用于通过如下方案计算被测目标体的声速分布：

假设声波脉冲在成像目标体中沿直线传播，超声脉冲沿直线路径的传播时间定义为：

T_travel＝T_receive-T_emit (1)

公式(1)中，T_travel为超声脉冲沿直线路径的传播时间，T_receive超声波接收时刻，T_emit为超声波发射时刻；

将成像区域划分成N＝n×n个网格，测量的超声波传播时间满足下列方程：

w_x1t₁+w_x2t₂+......+w_xNt_N＝T_x (2)

t_j表示第j个网格的声波穿越时间；T_x是第x条超声脉冲从发射通道传递到接收通道所需要的时间；w_xj是权重因子，反映网格j对第x条超声脉冲直线穿越时间的贡献；j、x分别是成像区域划分的N个网格中的任意一个和相控阵通道发射超声声波中的任意一个；

扫描过程中选择M对通道用来发射或接收声波，M是用来发射或接受超声脉冲的环形阵列换能器的通道数；每个通道扫描步进角度为θ＝360/M，得到被测目标区域的声波穿越时间矩阵T_Ar：

T_Ar＝[T₁ T₂.......T_M]^-1 (3)

公式(2)与公式(3)结合，可得下列方程组：

利用代数迭代法求解成像区域内离散网格内的声速值，代数迭代法计算公式为：

其中f为迭代次数；λ是缩放因子；

迭代计算过程为：

(1)给出声速矩阵的初值[v]⁰；

(2)将检测得到的声速传递时间数据代入式(5)，得到最新的声速矩阵[v]¹；

(3)利用[v]¹替代[v]⁰，重复计算步骤(2)；

(4)若ε＝|[v]^x+1-[v]^x|≤ε₀，则得到的[v]^x+1为最终的声速计算结果；否则，重复步骤(3)；

其中，[v]是成像区域划分网格中声速数值构成的速度矩阵，[v]⁰是声速矩阵的初值，[v]¹是第1次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x是第x次迭代后生成的新的声速矩阵，[v]^x+1是第x+1次迭代后生成的新的声速矩阵，x是声速矩阵迭代次数，ε表示迭代x+1获得的声速矩阵与迭代x获得的声速矩阵之间的误差值，ε₀是规定的迭代误差值。

10.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述第二获取模块，用于通过如下方案获取被测目标体的磁声信号：

已知磁声成像的声压波动方程：

F_L(r,t)是引起声波信号的外源力，其中r为声源位置坐标；p(r,t)为声压；c_s为声源在介质中的传播声速；J(r)为被测目标体由时变磁场B₁(r)感应出的涡旋电流，时变磁场由激励线圈产生；B₀(r)是由永磁体产生的静磁场；f(t)是磁声成像系统的时间响应函数，t是时间项，该时间函数一般假设δ(t)狄拉克函数，但是在有限频带系统中，f(t)是脉冲磁场波形S(t)和超声换能器脉冲响应R(t)的卷积，▽为算符；

对公式(6)利用格林函数进行求解，得到在检测位置r_d处的磁声信号：

V是以r为球心，半径为t×c_s的球体，

是指在以r为球心，半径为t×c_s的球体的球面上的积分。

11.如权利要求7所述的装置，其特征在于，所述校正模块，用于通过如下方案校正磁声信号：

在声速分布均匀介质中，磁声信号从声源传播到接收超声换能器所用的时间T可以表示为：

T＝|r_d-r|/c_s (8)

当声速分布不均匀时，声速c_s是一个随空间位置变化的函数。

12.如权利要求10所述的装置，其特征在于，所述重建模块，用于基于时间反演法，利用第二步求解的声速分布矩阵Vtar代替固定声速c_s值，代入公式(9)，得到声速不均匀情况下的磁声重建图像；

声源表示为

由公式(6)借助时间反演算法得出：

Ω是超声换能器检测面，cosθ是r_d处面的法向量与|r_d-r|向量之间的角度，p”是超声换能器收集的声压信号对时间进行二次求导获得的二阶函数。

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