面向环形光声断层扫描电磁干扰抑制的免训练结构化顺序去噪框架

《npj Imaging》：Structured-sequential denoising for ring-based photoacoustic tomography

　　

摘要

光声断层扫描（PAT）中的电磁干扰（EMI）可能源于接收链路电子元件、接地路径、激光/数据采集（DAQ）同步以及环境耦合，并可能在原始通道数据中表现为结构化条纹伪影和基线漂移。在本研究中，我们为环形PAT提出了一种物理驱动、结构感知、免训练的结构化顺序去噪（SSD）框架。SSD首先利用稳健的次序统计处理和基于四分位距（IQR）的时间索引检测来抑制准同步跨通道条纹状干扰，然后执行单通道时间恢复以减少基线漂移和残余随机噪声。在模拟数据以及活体手指和斑马鱼数据集上的实验表明，在所测试的环形阵列设置下，SSD能够提高原始信号和重建图像的质量，同时保持声学信号的保真度。与选定的传统方法、非局部方法、导向滤波和自适应滤波基准相比，SSD在模拟数据集上取得了最佳的总体峰值信噪比（PSNR）和结构相似性（SSIM），并且在手指和斑马鱼数据集上，相比含噪输入，平均A线信噪比（SNR）分别提高了19.21 dB和24.05 dB。