本文關(guān)鍵詞：超聲成像中自適應(yīng)波束形成算法與實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超聲成像因其具有安全、便捷、實時及成本低等優(yōu)點,廣泛應(yīng)用于臨床和工業(yè)診斷中。但與MRI、CT、X射線等成像技術(shù)相比,超聲成像技術(shù)仍有很多問題亟待解決,比如所成圖像分辨率低,圖像受噪聲影響嚴(yán)重,成像幀率不高等。而隨著超聲成像需求的增加,對超聲成像質(zhì)量的要求也越來越高。在超聲成像中,波束形成性能對圖像質(zhì)量有直接的影響。一般而言,通常采用主瓣寬度和旁瓣等級兩個指標(biāo)衡量波束形成性能。同時,在研究中常采用對比度,對比噪聲比兩個指標(biāo)衡量圖像質(zhì)量。主瓣寬度越窄,對相鄰目標(biāo)的分辨能力越強(qiáng),即分辨率越高;旁瓣等級越低,圖像的偽像越小,即對比度越高。傳統(tǒng)的延時疊加具有成像速度快的特點,但其主瓣寬度、旁瓣等級、對比度等指標(biāo)均較低。通過引入幅度變跡和動態(tài)聚焦技術(shù)后,圖像對比度有一定的提升,但是卻犧牲了圖像的分辨率。最小方差是最早引入超聲領(lǐng)域的自適應(yīng)波束形成算法。它能有效的提高超聲成像的分辨率,但對圖像對比度卻沒有太大的貢獻(xiàn)。同時最小方差算法的穩(wěn)健性、對噪聲的魯棒性低,易受波束方向向量的影響。針對幅度變跡和最小方差存在的問題,本文開展了如下研究:(1)提出了改進(jìn)的最小方差超聲成像算法。該算法基于回波信號中期望信號與噪聲信號的可分離性將信號劃分為期望信號和噪聲信號,然后根據(jù)最小方差原理,求出加權(quán)向量使期望信號功率最小。同時,為了增加算法對噪聲的魯棒性,對信號方向向量增加一對約束條件,進(jìn)一步提高圖像質(zhì)量。(2)提出了改進(jìn)的廣義旁瓣相消的超聲成像算法。所提算法通過將期望信號方向向量向信號子空間中投影,再根據(jù)新的方向向量的正交補構(gòu)建新的阻塞矩陣,比原阻塞矩陣具有更強(qiáng)的阻塞能力。所提算法能有效的抑制旁瓣等級,同時,在噪聲環(huán)境下,所提算法相較于最小方差算法更穩(wěn)定。最后,對所提算法進(jìn)行了仿真驗證。同時,為了驗證所提算法的應(yīng)用可行性,分別用本實驗室開發(fā)的實驗平臺和Michigan大學(xué)提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行成像,驗證了所提改進(jìn)算法在提高圖像分辨率、對比度、穩(wěn)健性以及對噪聲魯棒性等方面的優(yōu)越性。
【關(guān)鍵詞】：超聲成像 波束形成 自適應(yīng)算法 分辨率 噪聲魯棒性
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP391.41;TB559
【目錄】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 1 緒論8-14
• 1.1 研究背景及意義8-9
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀9-13
• 1.2.1 醫(yī)學(xué)超聲系統(tǒng)的發(fā)展9-11
• 1.2.2 波束形成算法的發(fā)展11-13
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容13-14
• 2 波束形成基本理論14-38
• 2.1 延時疊加波束形成算法15-20
• 2.2 波束控制20-32
• 2.2.1 波束聚焦及仿真實驗20-27
• 2.2.2 波束偏轉(zhuǎn)27-32
• 2.3 陣列參數(shù)對聲場指向性的影響32-34
• 2.4 超聲圖像質(zhì)量評判34-37
• 2.4.1 系統(tǒng)靈敏性及回波探測能力35
• 2.4.2 空間分辨率35-36
• 2.4.3 吸聲斑物體探測能力36-37
• 2.5 本章小結(jié)37-38
• 3 自適應(yīng)波束形成算法38-62
• 3.1 最小方差波束形成算法39
• 3.2 最小方差波束形成的穩(wěn)健形式39-44
• 3.2.1 空間平滑法39-41
• 3.2.2 對角加載法41-42
• 3.2.3 幅相估計法42-43
• 3.2.4 特征空間法43-44
• 3.3 相干系數(shù)法44-45
• 3.4 改進(jìn)的最小方差成像算法及仿真實驗45-52
• 3.5 改進(jìn)的廣義旁瓣相消成像算法及仿真實驗52-60
• 3.6 本章小結(jié)60-62
• 4 實驗分析62-70
• 4.1 實驗平臺62-65
• 4.1.1 超聲信號發(fā)射63-64
• 4.1.2 超聲信號接收64-65
• 4.2 線性掃描成像65-67
• 4.3 Michigan大學(xué)合成孔徑數(shù)據(jù)成像67-69
• 4.4 本章總結(jié)69-70
• 5 總結(jié)與展望70-72
• 5.1 總結(jié)70
• 5.2 展望70-72
• 致謝72-74
• 參考文獻(xiàn)74-78
• 附錄78
• A. 作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文目錄78
• B. 作者在攻讀學(xué)位期間取得的科研成果目錄78

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中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 陶進(jìn)緒,周康源;提高超聲圖象分辨率的頻域解卷方法[J];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)學(xué)報;1996年04期

2 陳國平;趙志欽;龔偉;聶在平;柳清伙;;微波致熱超聲成像原型系統(tǒng)[J];科學(xué)通報;2009年12期

3 楊吉生,蘇曉星,周國輝;超聲成像實驗儀[J];大學(xué)物理實驗;2001年04期

4 鄭馳超;彭虎;韓志會;;基于空間廣義相干系數(shù)加權(quán)的醫(yī)學(xué)合成孔徑超聲成像[J];聲學(xué)學(xué)報;2012年06期

5 張海娜;;相控陣技術(shù)在水下超聲成像中的應(yīng)用初探[J];中國科技信息;2006年04期

6 魏慶國;萬國金;劉曄;吳建華;;編碼激勵醫(yī)學(xué)超聲成像的仿真[J];南昌大學(xué)學(xué)報(理科版);2007年02期

7 孔廣勝;利用鉆孔超聲成像的圖像特征進(jìn)行巖石風(fēng)化程度分類[J];物探與化探;2005年04期

8 陶篤純;磁共振成像和超聲成像及其醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J];物理;1994年05期

9 耿興云;趙蓓蓓;張遠(yuǎn)鵬;陳亞蘭;;胎兒超聲成像中骨骼分割設(shè)計與實現(xiàn)[J];科技信息;2011年36期

10 王平;許琴;范文政;高陽;何為;陳民鈾;;超聲成像中基于特征空間的前后向最小方差波束形成[J];聲學(xué)學(xué)報;2013年01期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 高上凱;杜亞軍;;一種實用的擴(kuò)展視野超聲成像方法[A];2005年全國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)會議論文集[C];2005年

2 李洪林;李靜;朱利;郝玉芝;周純武;陳宇;黃蘇里;牛麗娟;王勇;;乳腺超聲成像與鉬靶X線攝影的比較與聯(lián)合應(yīng)用[A];中華醫(yī)學(xué)會超聲醫(yī)學(xué)新進(jìn)展學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2004年

3 趙惠t$;錢超文;邊曄萍;;全景超聲成像在淺表軟組織及小器官中的應(yīng)用初探[A];中華醫(yī)學(xué)會第六次全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)年會論文匯編[C];2001年

4 周玉祿;程建政;張德俊;;信號冗余用于超聲成像的相位校正[A];第九屆全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2006年

5 周盛;王曉春;計建軍;楊軍;王延群;;醫(yī)學(xué)高頻超聲成像中編碼技術(shù)的研究[A];天津市生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第三十二屆學(xué)術(shù)年會論文集[C];2012年

6 彭虎;Lu Jian yu;;超聲成像新模型及其系統(tǒng)實現(xiàn)[A];中國生物醫(yī)學(xué)工程進(jìn)展——2007中國生物醫(yī)學(xué)工程聯(lián)合學(xué)術(shù)年會論文集（上冊）[C];2007年

7 慕雪;李鴻燕;;二維及四維超聲成像在探測胎兒嘴唇中的對比應(yīng)用價值[A];中國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第十一屆全國超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)大會論文匯編[C];2012年

8 宋瑞波;錢明;牛麗麗;鄭海榮;;雙層PVA-C血管仿體中生理流體的超聲成像及測速研究[A];中國聲學(xué)學(xué)會第九屆青年學(xué)術(shù)會議論文集[C];2011年

9 張玲;符穎;陳曉旭;;彩色多頻率超聲成像對椎基底動脈病變的初步研究[A];中國超聲醫(yī)學(xué)工程學(xué)會第三次全國淺表器官及外周血管超聲醫(yī)學(xué)學(xué)術(shù)會議（高峰論壇）論文匯編[C];2011年

10 李洪林;郝玉芝;朱利;陳宇;黃蘇里;牛麗娟;王勇;;乳腺良、惡性病變的超聲分級診斷[A];中華醫(yī)學(xué)會超聲醫(yī)學(xué)新進(jìn)展學(xué)術(shù)會議論文匯編[C];2004年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 馮衛(wèi)東;一種新材料可提高超聲成像質(zhì)量[N];科技日報;2010年

中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前7條

1 張瓊;高分辨率平面波發(fā)射超聲成像方法研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2012年

2 吳施偉;基于合成孔徑的圓柱類部件在線超聲成像理論與實踐的研究[D];浙江大學(xué);2015年

3 錢俊;可視化介入超聲消融犬腎交感神經(jīng)的實驗研究[D];重慶醫(yī)科大學(xué);2015年

4 鄭馳超;超聲測量骨密度及超聲成像的若干方法的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

5 花少炎;基于壓縮感知的醫(yī)學(xué)超聲成像算法研究[D];華中科技大學(xué);2014年

6 李鵬;醫(yī)學(xué)超聲成像中若干新技術(shù)的研究與實現(xiàn)[D];浙江大學(xué);2009年

7 曹軍;舌大小超聲測量系統(tǒng)的建立及舌大小與開（牙合）相關(guān)性研究[D];第四軍醫(yī)大學(xué);2000年

中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 劉婷婷;平面波超聲成像中波束形成算法研究[D];浙江大學(xué);2015年

2 向斌;基于孔徑域數(shù)據(jù)的向量多普勒[D];深圳大學(xué);2015年

3 李賽;基于通用心臟模型的序列超聲成像仿真研究[D];東北大學(xué);2014年

4 韓亭玉;基于壓縮感知的超聲成像快速實現(xiàn)方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

5 彭娟;多功能納米診療制劑的制備與應(yīng)用研究[D];東華理工大學(xué);2015年

6 楊知雨;環(huán)形焊縫復(fù)合式超聲成像檢測關(guān)鍵技術(shù)研究[D];浙江大學(xué);2016年

7 陳羽;基于CT的超聲成像模擬[D];東南大學(xué);2015年

8 李鵬舉;環(huán)形超聲成像設(shè)備的硬件平臺設(shè)計和實現(xiàn)[D];北京交通大學(xué);2016年

9 尉明望;超快速超聲成像方法研究及其CUDA實現(xiàn)[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2016年

10 吳軻娜;Topmetal像素傳感芯片在超聲成像中的應(yīng)用研究[D];華中師范大學(xué);2016年

  本文關(guān)鍵詞：超聲成像中自適應(yīng)波束形成算法與實驗研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：288100