本网讯（信息工程学院）近日，信息工程学院成像与视觉表示实验室在光声成像方面取得了系列进展，其中，由电子信息工程系青年教师宋贤林及其团队完成的关于光声断层稀疏重建的论文发表于光电领域TOP期刊Photoacoustics，关于改善光学分辨光声显微成像窄景深的论文发表于生物医学光子学领域知名顶级国际期刊Journal of biophotonics（入选封面论文）和Journal of Biomedical Optics。

在光声断层成像方面，光声领域顶级国际期刊Photoacoustics（一区TOP, IF="7.9）刊登了宋贤林与2021级通信工程专业硕士研究生汪贵军共同完成的名为Sparse-view reconstruction for photoacoustic tomography combining diffusion model with model-based iteration（结合扩散模型和模型迭代的光声断层稀疏重建）的论文，该成果在刘且根教授的指导下完成。

光声断层成像作为一种无创的混合型医学成像技术，兼具了光学成像和声学成像的优势，然而光声断层成像的稀疏重建一直面临着伪影问题。针对这个问题，该论文提出了一种基于扩散模型的光声断层稀疏重建方法。训练阶段，缓慢添加的噪声扰动数据分布，然后训练得到用于逆向SDE求解的连续时间相关的分数函数。在重建阶段，将稀疏的光声数据作为输入，通过模型中的预测校正器和数据一致项之间轮换迭代求解，重建出更高质量的光声图像。仿真血管数据集和活体小鼠腹部数据集的实验结果表明，提出的方法能够实现高质量的光声断层稀疏重建。

重建过程图

在光声显微成像方面，10月6日，生物医学光子学领域顶级国际期刊Journal of biophotonics刊登宋贤林团队的论文Noise-insensitivedefocused signal and resolution enhancement for optical-resolutionphotoacoustic microscopy via deep learning（基于深度学习的用于光学分辨光声显微成像的噪声不敏感离焦信号和分辨率提升），该论文被选为封面论文并登于该期刊首页。宋贤林和刘且根为文章的通讯作者，课题组成员本科生汪睿、章志鹏为文章的共同第一作者，陈睿一、郁小海共同参与了相关工作。

光学分辨光声显微成像面临景深狭窄以及离焦信号强度和空间分辨率显著恶化的问题。为了解决这个难题，论文提出了一种基于深度学习的方法来提高离焦分辨率和信噪比。利用基于k-Wave的虚拟光声显微镜获得了不同噪声水平下的深度学习数据集。利用随机分布的点源训练了一个全密集的U-Net。结果表明，离焦信号的PSNR提高了1.2倍以上，横向分辨率提高2.6倍以上，轴向分辨率提高3.4倍以上。大体积、高分辨率的血管成像进一步验证了所提出的方法能够有效克服光学分辨光声显微成像由于景深较窄导致的信号和空间分辨率的下降。该方法为大景深光声成像提供了一种低成本且易于移植的解决方案,有望应用于非平坦厚生物组织（脑血管、肝窦等）的活体成像。

10月4日，生物医学光子学领域顶级国际期刊Journal of Biomedical Optics刊登宋贤林团队的论文Noise insensitive volumetric fusion method for enhanced photoacoustic microscopy（用于增强型光声显微成像的抗噪体积融合方法）。宋贤林为文章通讯作者，课题组成员本科生李思行、本科生吴浩和本科生张宏宇为文章的共同第一作者，本科生章志鹏参与了相关工作。

该研究提出了一种三维光声信息融合方法以低成本实现大体积、高分辨光声显微成像。该方法首先通过基于修正三维拉普拉斯算子对多聚焦光声数据进行聚焦区域检测，然后通过主数滤波和高斯滤波器对聚焦检测结果进行修正，最后通过体素级加权数据融合以构建大体积、高分辨的光声显微成像。实验结果表明该方法在不牺牲横向分辨率的情况下能将景深扩展1.7倍，且适用于不同噪声水平下的光声显微成像和具有复杂结构的生物样本。本研究提出的体信息融合方法可以在无需改变成像系统硬件结构基础上进一步提高光声显微成像的体积成像能力，有助于表面粗糙的生物组织（如脑血管）成像和大范围的生理、病理过程的快速获取。

三维融合结果

据悉，以上研究依托于南昌大学成像与视觉表示实验室，该实验室隶属于南昌大学人工智能工业研究院。实验室负责人为国家级人才刘且根教授。实验室立足于国家战略需求和江西省地方经济发展，聚焦磁共振和CT成像、计算光学成像、VR显示等行业发展需求，紧紧围绕“传感成像-信号处理-增强显示”等过程中的关键技术和工程瓶颈，以成像和视觉表示为基础核心开展系统的研究。近年来，实验室在人才培养和社会服务取得了丰硕成果，先后获得“互联网+”大赛金奖和“人工智能+”一等奖等，且于2022年先后获中国体视学学会青年科学技术奖和江西省揭榜挂帅项目、南昌市首届揭榜挂帅项目等项目立项。

文章链接

https://doi.org/10.1016/j.pacs.2023.100558

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/jbio.202300149

https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/37799936/

实验室链接

https://www.labxing.com/lab/1018；https://github.com/yqx7150

编    辑：程慧萍

责任编辑：涂金凤