面向真实声学介质的直接定量光声断层成像
最优化与控制
2019-09-04 v1 数值分析
摘要
定量光声断层成像（QPAT）旨在从在样品外部测量的一组压力数据时间序列中重建样品内部的光学衰减系数分布。相关的反问题包含声学和光学两个步骤，可分别求解或作为直接复合问题求解。我们针对具有异质且常不精确已知的声速与 ambient 密度分布、以及遵循在组织介质中明显的频率幂律衰减的真实声学介质采用后一种方法。我们对问题的光学部分使用扩散近似（DA）模型。我们使用三种全变分（TV）正则化优化方法求解相应的复合反问题。据此，我们开发了两种 Krylov 子空间不精确牛顿算法，以无矩阵方式利用雅可比矩阵以应对计算成本。此外，我们使用一种基于梯度的算法，该算法利用 L-BFGS 方法计算搜索方向，并应用基于交替方向乘子法（ADMM）的 TV 正则化作为基准，因为该方法在 QPAT 和直接 QPAT 中很流行。结果表明，在可比的计算复杂度下，所开发的不精确牛顿算法优于基于梯度的拟牛顿方法。
引用
@article{arxiv.1810.11685,
title = {Direct Quantitative Photoacoustic Tomography for realistic acoustic media},
author = {Ashkan Javaherian and Sean Holman},
journal= {arXiv preprint arXiv:1810.11685},
year = {2019}
}
备注
37 pages, 32 pages