Curvelet frame is of special significance for photoacoustic tomography (PAT) due to its sparsifying and microlocalisation properties. We derive a one-to-one map between wavefront directions in image and data spaces in PAT which suggests near equivalence between the recovery of the initial pressure and PAT data from compressed/subsampled measurements when assuming sparsity in Curvelet frame. As the latter is computationally more tractable, investigation to which extent this equivalence holds conducted in this paper is of immediate practical significance. To this end we formulate and compare DR, a two step approach based on the recovery of the complete volume of the photoacoustic data from the subsampled data followed by the acoustic inversion, and p0R, a one step approach where the photoacoustic image (the initial pressure, p0) is directly recovered from the subsampled data. Effective representation of the photoacoustic data requires basis defined on the range of the photoacoustic forward operator. To this end we propose a novel wedge-restriction of Curvelet transform which enables us to construct such basis. Both recovery problems are formulated in a variational framework. As the Curvelet frame is heavily overdetermined, we use reweighted l1 norm penalties to enhance the sparsity of the solution. The data reconstruction problem DR is a standard compressed sensing recovery problem, which we solve using an ADMMtype algorithm, SALSA. Subsequently, the initial pressure is recovered using time reversal as implemented in the k-Wave Toolbox. The p0 reconstruction problem, p0R, aims to recover the photoacoustic image directly via FISTA, or ADMM when in addition including a non-negativity constraint. We compare and discuss the relative merits of the two approaches and illustrate them on 2D simulated and 3D real data in a fair and rigorous manner.


翻译:曲线框架对于光声感应成像仪( PAT) 具有特殊意义, 因为它的宽度和微本地化特性。 我们从图像和数据空间的波前方向和数据空间之间绘制一一对一的地图, 显示在假设曲线框架的偏小时从压缩/ 亚抽样测量中回收初始压力和PAT数据之间的接近等值。 由于后者在计算上更加可动, 本文中进行的这种等值的大小调查具有直接的实际意义。 为此, 我们制定并比较DR, 这是基于从声学反转的亚模版数据中恢复完整数量的光向二步方向的二步法数据。 将光声感图像( 初始压力, p0) 直接从子框中恢复为一步法数据。 光声学数据的有效表示需要根据光感前方操作器的范围来定义。 为此, 我们提出一个新型的直径向下方变缩缩图, 使得我们能够通过声学进行初始性变压, 将光度的光度 格式进行快速变变, 将SDR 的恢复过程的恢复过程是用来分析, 。 在恢复过程中, 恢复过程中, 恢复过程中, 恢复过程中, 恢复过程中的常态变变变 。

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