光声成像是一种基于光声效应的新型生物医学成像方法,它以短激光脉冲作为激励,以超声波作为信息载体重建组织结构特征。与CT、超声成像、光学相干层析成像、核磁共振等传统的医学成像方法相比,光声成像具有安全无创,图像对比度、分辨率高,设备简单等众多优势。因此,光声成像受到越来越多研究人员的关注,成为近年来生物医学影像领域研究的热点。然而,在实际中得到的光声图像,在图像信噪比,对比度等方面有时并不能达到预期效果,这就是图像的退化。光声图像退化的原因可以归结为两点,第一:观测过程中噪声的存在,导致信号噪声比恶化,影响重建图像的质量;第二:重建图像所使用的信号,是由系统的脉冲响应和组织产生的超声信号卷积得到的,它包含了无用的系统信息,这也是图像退化的根本原因。因此,需要消除光声成像过程中的噪声和系统脉冲响应的影响,进一步提高光声图像的质量。本文主要研究了光声成像系统和光声图像复原,主要内容包括:1、从理论上研究了光声成像的机理。分析了光声信号的产生原理,对超声波特性、参数,以及其与生物组织之间的相互作用作了详细阐述。从光声成像系统、成像算法、图像复原等几个方面介绍了光声成像技术的发展历程和研究现状。2、分析了光声成像系统的工作流程和原理。从硬件和软件两方面,分析了每一个功能模块的作用;设计了一系列实验,验证了该套光声成像系统的可靠性,分析了实验过程中光声图像退化的原因。3、针对噪声对图像退化的影响,研究了基于小波分析的去噪算法,对观测信号进行去噪,提高信号噪声比;针对系统脉冲响应对重建图像的影响,研究了基于高阶谱的系统辨识算法,估计系统脉冲响应;研究了通过反卷积方法的图像复原;设计了一系列实验,验证了整个算法的可行性。