本发明属于医学成像，尤其涉及一种经颅超声多频声全息透镜设计方法及系统。
背景技术：
1、经颅聚焦超声有着无创，穿透深度高等优点，因此在生物医学领域，经颅聚焦超声有着广泛的应用。然而当超声以非侵入的方式聚焦时，声波需要穿过颅骨，由于颅骨本身的材质和结构上的复杂性，会带来很强烈的超声散射和衰减，使经过颅骨的声场产生严重的失真和畸变。为解决这一问题，出现了一种基于超声全息透镜的声场控制技术。目前，该技术已经能够在小鼠的颅内可逆性地打开血脑屏障，以控制药物输送，并且在离体的人类颅骨模型中可以聚焦到特定区域，在实际应用方面具有较大的潜力。然而，现有的基于声全息透镜的经颅聚焦方法依然面临应用问题。单片声全息透镜往往只能存储并重建单一声场，在实际应用场景下缺乏灵活性。
技术实现思路
1、为解决上述问题，本发明的目的是提供一种经颅超声多频声全息透镜设计方法及系统，通过提取不同工作频率的多片聚焦到不同位置的声全息透镜中的有效信息，将其整合到一片多频声全息透镜，从而实现基于单一多频声全息透镜的多频经颅聚焦。基于本发明提出方法设计制造的多频声全息透镜能根据不同的驱动频率，在聚焦平面重建出对应的焦点，从而提高了多频声全息透镜在经颅聚焦这一应用中的灵活性，提升其应用潜力。
2、本发明提供的技术方案为：一种经颅超声多频声全息透镜设计方法，包括以下步骤：
3、步骤s1，设置多个不同的聚焦点；
4、步骤s2，在matlab中使用k-wave工具箱，利用时间反演法分别将所述多个不同的聚焦点设为声源，分别采用多个驱动频率进行仿真实验，捕获超声换能器放置的平面处的相位，得到多个声全息图；
5、步骤s3，提取多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图，在得到可经颅的多频声全息图后，提取所述多频声全息图的相位信息转化为声全息透镜每个像素的高度。
6、优选的，步骤s1进一步包括：
7、在软件中先输入或选择声透镜包括透镜的尺寸、形状和材料属性在内的的基本参数，设置两组不同的聚焦点t1和t2。
8、优选的，步骤s2进一步包括：
9、在matlab中使用k-wave工具箱模拟超声传播，利用时间反演法，分别将所述多个不同的聚焦点设为声源，发射的超声驱动频率分别采用1mhz和2mhz，分别捕获全息面处的相位得到多个声全息图，其中网格像素大小为250um，库朗数设置为0.2。
10、优选的，步骤s3提取所述多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图h(x,y)进一步包括：
11、定义成本函数：
12、c＝e(|pf(x,y)|)-α(std(|pf(x,y)|))-βs
13、
14、其中，e(|pf(x,y)|)为在预设频率驱动下，在全息面接收到的平均压力值，std(|pf(x,y)|)为在预设频率驱动下，在全息面接收到的压力值的标准差，s是用拉普拉斯算子的二阶精确有限差分近似求得的平滑项，α和β为权重参数；
15、将多频声全息图h(x,y)初始化为0，从头开始依次遍历每一个像素值，为每一个像素值分配所述多个声全息图对应像素中的一个数值来使得在该像素点内的成本函数最大化，然后重复此操作直到所有像素都被更新；
16、重复迭代，当与前一次迭代相比改变的像素数量低于表面上总像素的0.5％时，终止迭代。
17、优选的，步骤s3提取所述多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图h(x,y)进一步还包括：
18、初始迭代时令β＝0，每次迭代后更新β，使e(|pn|)＝-0.5βs，变量α始终设置为0.3，在得到可经颅的多频声全息图后，用下式来将提取到的相位信息转化为声全息透镜每个像素的高度：
19、h(i,j)＝w(i,j).cwater.clens/2πf.(clens-cwater)
20、其中w(i,j)是像素(i,j)对应的相位，cwater和clens是在水中和全息透镜材料中的声速，f为设置的两种频率的均值，最终得到声全息透镜。
21、优选的，还包括步骤s4，基于所述多频声全息图进行经颅聚焦仿真实验，将得到的焦点与所述多个不同的聚焦点对比：
22、在仿真中聚焦平面与超声换能器所在的平面的距离为50mm，颅骨仿体置于聚焦平面与超声换能器之间，距离聚焦平面10mm，通过不同驱动频率激发以在聚焦平面得到重建后所述多频声全息透镜的焦点，对比所述多频声全息透镜的焦点位置与所述多个不同的聚焦点之间的psnr。
23、优选的，步骤s4进一步还包括：
24、评估的psnr的计算公式为：
25、
26、其中max代表图像像素点的最大值，mse代表重建出的焦点与目标焦点之间的均方误差。
27、基于相同的构思本发明还提供一种经颅超声多频声全息透镜设计系统，包括：
28、读取模块，用于获取设置的多个不同的聚焦点；
29、相位信息捕获模块，用于在matlab中使用k-wave工具箱，利用时间反演法分别将所述多个不同的聚焦点设为声源，分别采用多个驱动频率进行仿真实验，捕获超声换能器放置的平面处的相位，得到多个声全息图；
30、多频信息合成模块，用于提取多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图，在得到可经颅的多频声全息图后，提取所述多频声全息图的相位信息转化为声全息透镜每个像素的高度。
31、基于相同的构思本发明还提供一种电子设备，包括：
32、存储器，所述存储器用于存储处理程序；
33、处理器，所述处理器执行所述处理程序时实现上述任意一项所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法。
34、基于相同的构思本发明还提供一种可读存储介质，所述可读存储介质上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现上述任意一项所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法。
35、本发明由于采用以上技术方案，使其与现有技术相比具有以下的优点和积极效果：
36、通过提取不同工作频率的多片聚焦到不同位置的声全息透镜中的有效信息，将其整合到一片多频声全息透镜，从而实现基于单一多频声全息透镜的多频经颅聚焦。基于本发明提出方法设计制造的多频声全息透镜能根据不同的驱动频率，在聚焦平面重建出对应的焦点，在不同频率的超声的激发下透过颅骨仿体生成位置准确的不同焦点，从而提高了多频声全息透镜在经颅聚焦这一应用中的灵活性，提升其应用潜力。
1.一种经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，步骤s1进一步包括：
3.根据权利要求1所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，步骤s2进一步包括：
4.根据权利要求1所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，步骤s3提取所述多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图h(x,y)进一步包括：
5.根据权利要求4所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，步骤s3提取所述多个声全息图的有效信息，整合成多频声全息图h(x,y)进一步还包括：
6.根据权利要求1所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，还包括步骤s4，基于所述多频声全息图进行经颅聚焦仿真实验，将得到的焦点与所述多个不同的聚焦点对比：
7.根据权利要求6所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法，其特征在于，步骤s4进一步还包括：
8.一种经颅超声多频声全息透镜设计系统，其特征在于，包括：
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
10.一种可读存储介质，其特征在于，所述可读存储介质上存储有处理程序，所述处理程序被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的经颅超声多频声全息透镜设计方法。
