Поліпшення якості оптоакустичної візуалізації: співставлення фізичного та числового експерименту
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2022/2.6Ключові слова:
обробка зображень, оптоакустика, чисельне моделювання, k-Wave toolboxАнотація
Оптоакустична візуалізація заснована на генерації термопружних хвиль шляхом нагрівання об’єкта в оптично неоднорідному середовищі коротким лазерним імпульсом. Сгенеровані ультразвукові хвилі містять інформацію про розподіл структур з переважним оптичним поглинанням. Виявленні на поверхні об’єкта акустичні збурення та застосування алгоритмів реконструкції дозволяють відтворити картину поглиненої енергії всередині середовища. Звичайні методи реконструкції призводять до артефактів через особливості алгоритму відновлення. Це дослідження пропонує ітераційну процедуру для зменшення цих шкідливих спотворень. Алгоритм мінімізує похибку між виміряними сигналами та сигналами, розрахованими з відновленого зображення. У роботі порівнюються результати обробки оптоакустичних сигналів, реалізованих у чисельних експериментах, з результатами фізичних експериментів. Показано, що якість відновлених зображень покращується навіть при невеликій кількості ітерацій.
Посилання
SANDBICHLER M, KRAHMER F, BERER T, BURGHOLZER P, HALTMEIER M. (2015) A novel compressed sensing scheme for photoacoustic tomography. SIAM J Appl Math. V. 75., №6., P.2475–2494.
RUDNITSKII A.G., RUDNYTSKA. M.A, TKACHENKO L.V. (2021) The use of fuzzy logic in the search for the optimal filter in optoacoustic problems// Bulletin of Taras Shevchenko Kyiv National University Series of physical and mathematical sciences – 2021. – No. 1. - P. 43-54
RUDNITSKII A.G., RUDNYTSKA. M.A, TKACHENKO L.V. (2021) Iterative method of artefact correction during optoacoustic reconstruction// Bulletin of Taras Shevchenko Kyiv National University. Series of physical and mathematical sciences. No. 4., P. 98-107.
LI C., WANG L. V. (2009) Photoacoustic tomography and sensing in biomedicine// Physics in Medicine and Biology. V.54, № 19. P. 59-97.
MARENGO E., ROBOTTI E., ANTONUCCI F., CECCONI D. et al., (2005) Numerical approaches for quantitative analysis of twodimensional maps: a review of commercial software and home-made systems. // Proteomics. V.5. P. 654–666.
HUSEV V.E., KARABUTOV A.A. (1991) Laser Optoacoustics. Moscow: Nauka, 1991. 304 p.
KHOKHLOVA T.D., PELIVANOV I.M., KARABUTOV A.A. (2009) Methods of optical-acoustic diagnostics of bio-tissues. // Acoustic Journal , Vol. 55., No. 4–5. P. 672–683.
ROSENTHAL A., NTZIACHRISTOS V., RAZANSKY D. (2013) Acoustic inversion in optoacoustic tomography: A review. // Current medical imaging reviews. V. 9, № 4. P. 318–336.
KUCHMENT P., KUNYANSKE L. (2011) Mathematics of photoacoustic and thermoacoustic tomography. // Handbook of Mathematical Methods in Imaging Springer. pp. 817–865.
KUCHMENT P., KUNYANSKE L. (2008) Mathematics of thermoacoustic tomography.// European Journal of Applied Mathematics. V. 19. № 2. P. 191–224.
XU M., WANG L. V. (2005) Universal back-projection algorithm for photoacoustic computed tomography.// Biomedical Optics 2005 Intern. Society for Optics and Photonics. pp. 251–254.
BUJ C., HORSTMANN J., MUNTER M., BRINKMANN R. (2014) Speckle-based holographic detection for non-contact Photoacoustic Tomography// Proc. Biomed. Tech. V.59, P. 844-848.
J. HORSTMANN et al., (2015) Full-field speckle interferometry for non-contact photoacoustic tomography// Phys. Med. Biol. V. 60, №10. P. 4045-4058. doi: 10.1088/0031-9155/60/10/4045
AHMED M.N., YAMANY S.M., MOHAMED N., FARAG A.A, MORIARTY T. (2002) A modified fuzzy c-means algorithm for bias field estimation and segmentation of MRI data //IEEE Transactions on Medical Imaging. №3. V21. P. 193-199.
BRADLEY E. TREEBY (2013) Modeling nonlinear wave propagation on nonuniform grids using a mapped k-space pseudospectral method// IEEE transactions on ultrasonics, ferroelectrics, and frequency control. № 10, P. 2208–2213.
WANG ZHOU, BOVIK, ALAN C., SHEIKH, HAMID R., and SIMONCELLI, EERO P.(2004) Image Qualifty Assessment: From Error Visibility to Structural Similarity. //IEEE Transactions on Image Processing. V.13, №4. – З. 600–612.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Авторське право (c) 2022 Автор(-и)
Ця робота ліцензується відповідно до ліцензії Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
