基于光声效应的光声和热声成像技术，是以脉冲激光或微波作为激励源、超声信号作为信息载体，通过对采集到的信号进行图像重建得到组织吸收分布信息的影像方法，该方法具有高分辨率和高对比度的成像优点，在生物医学领域具有广阔的应用前景，已逐渐成为国际医学影像技术领域的研究热点。本论文在原课题小组的前期研究基础上，以光声及热声成像系统的建立和重建算法的设计为研究方向，分别从LabVIEW系统软硬件和MATLAB重建程序两方面问题入手，完成了分布式单元光声成像系统的改进、基于CTS—200平台的多元光声成像系统设计、基于CTS—5000平台的高速光声成像系统设计、基于小波变换的高抗噪声光声重建算法设计、微波致热声成像系统设计等实际工作，为利用光声及热声成像技术实现癌症的早期诊断、肿瘤治疗的实时监测、小动物脑结构与功能成像、体内异物的快速检测等研究课题打下了一定的理论与实验基础。主要工作内容包括：1、研究了单元和多元光声成像系统的开发与设计方法。以PCI-GPIB和PCI-1757UP为基础，构架了由超声传感器、信号放大器、数字示波器、可调谐激光器、步进电机、个人计算机等硬件组成的系统平台，改进了应用PVDF薄膜材料的单元探测器侧向模式接收的光声成像系统；在便携式线阵超声诊断仪CTS-200平台上，开发了主要由Nd：YAG激光器、多元线性超声传感器阵列EUZ-PL23、数据预处理子系统MLTAS、便携式高速数字化仪NI USB-5102、隔离数字量I／O卡PCI-1730、控制器和计算机等硬件组成的快速多元光声成像系统；在全数字超声显像诊断仪CTS-5000平台上，以PCI-6541模块化仪器为基础，构架了由信号探测模块、数据采集与控制模块、数据预处理模块、OPO可调谐激光器、步进电机、个人计算机等硬件组成的高速光声成像系统。2、结合小波变换，研究了高抗噪声的光声图像重建算法。开发了一种基于组合小波的改进滤波反投影的光声重建算法，并已在成功实验模拟样品、在体组织和活体组织中的光声成像，有效改善了重建图像的分辨率和对比度，极大提高了光声成像的抗噪声能力。3、研究了微波致热声成像理论与系统设计。设计了一套快速微波致热声层析成像的方法和装置，并成功实现生物组织的二维热声层析成像。该系统采用多元线性阵列探测器接收热声信号，避免了探测装置的全方位旋转扫描，从而提高了系统的稳定性和时间分辨率；运用相控聚焦方法重建样品的吸收分布图像，极大的提高了图像的对比度和抗噪能力。