光声成像是近年来快速发展起来的一种医学影像技术，它是以脉冲激光作为激励源、超声信号作为信息载体，通过对采集到的超声信号利用相应的图像重建算法进行图像重建得到组织光吸收分布信息的成像技术。该技术结合了组织纯光学成像和组织纯超声成像的优点，可得到高分辨率和高对比度的重建图像，在生物医学领域具有广阔的应用前景。 多元光声成像系统能克服单元光声成像系统采集时间过长的缺点，能在较短时间内获得高分辨率、高对比度的重建图像；而且容易与多通道并行采集系统结合，采用高重复频率的激光作为辐射源，有望实现实时光声成像。本论文在原课题小组的前期研究基础上，构建了基于一体化扫描探头的典型B模式的多元光声成像系统、基于线性阵列探测器全方位组合扫描的多元光声成像系统和基于线性阵列探测器有限角度组合扫描的多元光声成像系统，并分别进行了光声成像研究。提出了采用有限场滤波反投影算法和改进的同时迭代重建算法进行多元光声图像重建。主要工作内容包括： 1、提出了一种有限场滤波反投影算法，大大提高了多元光声成像系统的横向分辨率。本论文结合滤波反投影算法和相控技术的特点，首次提出了有限场滤波反投影算法，采用该算法能大大提高该多元光声系统的横向分辨率，使系统的横向分辨率由以前的1.5mm提高到0.2mm。 2、发展了一套基于多元线性阵列探测器的典型B模式的一体化光声成像系统。该系统把激发源、阵列探测器、超声耦合液等杂合成一体化扫描探头；采用该探头能够灵活地检测身体的各个部位，而且操作方便。 3、发展了一套基于多元线性阵列探测器全方位组合扫描的多元光声成像系统。在前面的系统中，探测器放在一个位置接收信号，由于接收角度的限制，不能够对复杂结构的组织提供完整的光声图像；为了满足临床检测的不同需要，提高该多元成像系统的成像能力，发展了这套基于阵列探测器机械扫描和电子扫描相结合的成像模式。同时，对有限场滤波反投影算法进行了改进，一方面使该算法适合多元探测器旋转扫描模式，另一方面把探测器的方向指向性函数作为反投影的权重因子来进一步提高系统的横向分辨率。 4、改进了SIRT算法，提出了采用线性阵列探测器有限角度组合扫描与SIRT算法相结合的成像模式。SIRT算法在投影数据较少的情况下能减少由于投影数据不完备造成的伪迹，提高图像的重建质量。