光声成像是一种新型的无损医学成像技术,它根据生物组织的光声效应以及生物组织内部各个部分光吸收系数的差异对生物组织进行成像,同时具备了纯超声成像的高穿透特性和纯光学成像的高对比度特性,可以得到高分辨率和高对比度的组织图像。本文首先研究了光声成像系统的的工作原理及过程,在此基础上设计出基于阵列探测器的一体化光声成像装置,包括光声信号的产生装置、光声信号的预处理电路、光声数据采集与传输电路和PC机软件算法实现四部分。使用脉冲激光照射生物组织,利用多元阵列超声探测器在侧向模式下接收光声信号并将其转换成电信号,光声信号经过滤波、放大后,经过数据采集电路转换成数字信号,然后通过USB口将数据传送到PC机上,光声图像的重建及处理将在PC机进行。其次,本文研究了基于阵列探测器的光声成像算法。首先根据光声信号中的噪声特点,设计了一种基于EMD分解和小波变换结合的信号去噪方法,对采集到的光声信号进行去噪。然后利用相控聚焦算法重建出光声图像,同时为了克服图像中有较多伪迹以及图像横向分辨率较低的问题,给出了一种基于多角度观测的空间复合成像方法。最后,本文还研究了基于压缩感知理论的光声成像算法。针对采用单阵元探测器的光声成像系统,设计了一种基于压缩感知理论的光声成像装置及图像重建算法,并对该算法进行了仿真分析。随后,针对光声信号中含有噪声时重建出的图像误差较大,给出了一种基于贝叶斯分析的压缩感知重建算法。