1、實現(xiàn)光聲顯微成像的亞波長超高分辨率是圖像處理領(lǐng)域中超分辨率技術(shù)的重要研究目標(biāo)，也是當(dāng)前諸多學(xué)者關(guān)注的熱點。本文的研究工作集中于光聲顯微成像的亞波長超高分辨率關(guān)鍵技術(shù)，研究內(nèi)容屬于前沿物理學(xué)科—聲學(xué)超材料研究技術(shù)的相關(guān)拓展。
　　一方面，對于光聲顯微成像中生物組織豐富、復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)的檢測對象，當(dāng)前的光聲成像過程中光聲信號的采集存在很大的局限性，成像分辨率無法突破“衍射極限”。另一方面，聲學(xué)超材料構(gòu)成的透鏡卻能以亞波長分辨率圖像對微

2、小結(jié)構(gòu)進行近場成像，并且國內(nèi)外已經(jīng)有一些比較權(quán)威的研究成果報告。光聲顯微成像的亞波長分辨率要求與這些研究成果中的成像對象具有很大的相似性。所以，聲學(xué)超材料研究技術(shù)無疑是一種解決當(dāng)前光聲顯微圖像分辨率受限的首選方法。為了適合于光聲顯微成像的特殊要求，同時配合光聲信號采集傳感器的尺寸、規(guī)格要求，作者在攻讀博士學(xué)位期間開展了以新型聲學(xué)超材料透鏡為核心的圖像超分辨率技術(shù)研究，并取得了一系列成果。
　　首先，在分析光聲信號傳輸介質(zhì)折射率影響

3、成像分辨率的基礎(chǔ)上，本文把物理前沿的聲學(xué)超材料負(fù)折射率概念引入到光聲顯微成像的分辨率研究中。通過在光聲成像領(lǐng)域中使用聲學(xué)超材料透鏡，以及利用聲學(xué)超材料的負(fù)折射率特性，可使包含圖像細(xì)節(jié)信息的倏逝波參與成像，這可望改變當(dāng)前光聲成像過程中的遠場成像方式，達到亞波長分辨率的近場成像效果。該項研究有望發(fā)展一種實現(xiàn)超分辨率成像技術(shù)的新途徑。
　　其次，本文利用幾何聲學(xué)和波動聲學(xué)知識，結(jié)合平面波帶隙理論，研究分析了攜帶光聲圖像細(xì)節(jié)信息的倏逝波在

4、介質(zhì)中傳輸性質(zhì)及其聲場分布規(guī)律，為基于倏逝波傳輸?shù)墓饴暢叻直媛蕡D像處理理論建立提供了借鑒。在分析光聲顯微亞波長成像特點的基礎(chǔ)上，本文將圖像分辨率技術(shù)研究深入到成像信號的源頭?？紤]到信號的傳播過程，本文提出了在光聲顯微成像的光聲信號采集中使用超材料透鏡，并設(shè)計了一種用于光聲信號采集中的超材料透鏡方案，該方案有望實現(xiàn)在光聲成像中包含圖像細(xì)節(jié)的倏逝波無損耗傳輸。本文也提出了一種適合光聲顯微成像的微型聲超透鏡新結(jié)構(gòu)-軸對稱結(jié)構(gòu)，并使用徑向、軸

5、向二維剖面聲場傳輸分析的方法研究了透鏡成像性能，該二維分析方法得到的研究結(jié)論與透鏡在三維空間中分析得到的聲學(xué)性能結(jié)果基本一致。
　　接著，針對光聲顯微信號能量集中在中心軸傳輸?shù)囊?，本文使用聲學(xué)超透鏡設(shè)計方法解決了光聲成像中的聲波沿中心軸傳輸問題，并設(shè)計了適合于光聲顯微成像的特殊結(jié)構(gòu)“漏斗型”聲學(xué)超透鏡。理論分析和實驗?zāi)M表明，本文提出的這種“漏斗型”結(jié)構(gòu)聲學(xué)透鏡設(shè)計，有著較好的亞波長分辨率光聲顯微成像效果。
　　最后，本文