發(fā)布時(shí)間：2017-07-05 17:16

  本文關(guān)鍵詞：醫(yī)學(xué)光聲成像中若干圖像處理問題的研究

  更多相關(guān)文章： 光聲成像 圖像優(yōu)化 延時(shí)補(bǔ)償 超聲成像 混合成像

【摘要】：近年來,光聲成像作為一種新型的醫(yī)學(xué)成像方式逐漸發(fā)展起來。它利用生物組織的光聲效應(yīng)進(jìn)行成像,具有非侵入、非電離、無輻射、過程簡單等優(yōu)點(diǎn),同時(shí)由于其主要反映生物組織的光吸收分布情況,能夠有效地提供生物組織內(nèi)部的血氧飽和濃度,血紅蛋白含量等重要信息,且能夠進(jìn)行功能成像,因而在醫(yī)學(xué)診斷和治療領(lǐng)域有著巨大的發(fā)展前景。目前,光聲成像已經(jīng)在腦功能成像、乳腺成像、關(guān)節(jié)類疾病診斷、淋巴疾病的診斷以及內(nèi)窺鏡技術(shù)等領(lǐng)域嶄露頭角,顯示出巨大的生命力。尤其近二十年來,光聲成像在國內(nèi)外很多高校和科研機(jī)構(gòu)中引起了極大的重視,相應(yīng)的科研成果不斷涌現(xiàn),可以說目前是光聲成像這一新型成像技術(shù)發(fā)展的黃金時(shí)間。光聲成像中的圖像質(zhì)量問題是影響其發(fā)展的關(guān)鍵因素,在眾多的成像算法中,生物組織聲速分布不均勻的問題都不能很好地解決,影響了光聲成像的成像效果�；诖�,本文探索了對(duì)光聲圖像質(zhì)量進(jìn)行優(yōu)化的方法。文章提出了一種基于擬合延時(shí)補(bǔ)償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化方法和基于多次重復(fù)采樣的光聲圖像優(yōu)化方法。前者對(duì)聲波傳播時(shí)間進(jìn)行補(bǔ)償,從時(shí)域的角度彌補(bǔ)聲速不均勻造成的延時(shí)時(shí)間計(jì)算誤差,是一種基于線性延時(shí)補(bǔ)償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化方法,有效地克服了傳統(tǒng)成像算法中假設(shè)聲速單一帶來的問題；后者對(duì)多次采樣得到的信號(hào)進(jìn)行整合處理,通過多幀信號(hào)之間的插值對(duì)齊,從信號(hào)的角度減小了噪聲的強(qiáng)度。為了驗(yàn)證相應(yīng)優(yōu)化算法的有效性,本文設(shè)計(jì)了多組實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行驗(yàn)證,首先從特定的仿體模型來驗(yàn)證,進(jìn)一步地采用人體手指關(guān)節(jié)進(jìn)行驗(yàn)證,以實(shí)際的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,文中的優(yōu)化方法對(duì)聲速不均勻的介質(zhì)有著明顯的優(yōu)化效果。光聲成像與超聲成像的配合成像是未來即將實(shí)現(xiàn)的一種混合成像方式,具有良好的發(fā)展前景,因而本文也在該方面對(duì)其進(jìn)行了研究。具體地,本文在Verasonics平臺(tái)的基礎(chǔ)上探究了混合成像方式的實(shí)現(xiàn),分為兩種方式。一種是在單一的主機(jī)上進(jìn)行,在這種情況下,光聲重建和超聲重建在同一臺(tái)主機(jī)上運(yùn)行,也在同一臺(tái)主機(jī)上顯示；另一種是分離式的混合成像,在這種情況下,光聲重建和超聲重建在不同的主機(jī)上進(jìn)行。這兩種成像方式分別稱為集中式和分離式的光聲超聲混合成像。集中式的混合成像利用Verasonics系統(tǒng)的自身特性,對(duì)光聲信號(hào)進(jìn)行處理,套用超聲的重建算法進(jìn)行成像；分離式的混合成像將光聲信號(hào)通過tcp連接傳輸?shù)讲煌闹鳈C(jī),然后通過并行計(jì)算進(jìn)行快速成像。我們對(duì)這兩種成像方式設(shè)計(jì)了具體的實(shí)現(xiàn),通過模擬仿真的方式來驗(yàn)證其成像效果和幀率。相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,兩種方式均能有效地進(jìn)行混合成像,呈現(xiàn)出良好的效果。
【關(guān)鍵詞】：光聲成像 圖像優(yōu)化 延時(shí)補(bǔ)償 超聲成像 混合成像
【學(xué)位授予單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP391.41;R318.51
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 醫(yī)學(xué)成像技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2 光聲成像技術(shù)的興起12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究進(jìn)展13-15
• 1.4 本文內(nèi)容安排15-17
• 第二章 光聲成像基本理論17-24
• 2.1 光聲信號(hào)的產(chǎn)生17-18
• 2.2 光聲圖像的重建18-23
• 2.2.1 延時(shí)疊加反投影重建算法18-19
• 2.2.2 基于Radon變換的重建算法19-20
• 2.2.3 傅里葉域重建方法20-22
• 2.2.4 時(shí)間反演重建算法22-23
• 2.3 本章小結(jié)23-24
• 第三章 光聲成像圖像優(yōu)化24-45
• 3.1 基于線性延時(shí)補(bǔ)償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化24-37
• 3.1.1 重建算法的普遍問題24-25
• 3.1.2 擬合延時(shí)補(bǔ)償25-27
• 3.1.3 圖像效果的評(píng)價(jià)27-28
• 3.1.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析28-37
• 3.2 基于多次重復(fù)采樣的光聲圖像優(yōu)化37-44
• 3.2.1 直接多次采樣疊加的問題37-38
• 3.2.2 基于互相關(guān)的信號(hào)移動(dòng)38-40
• 3.2.3 插值與抽樣40-41
• 3.2.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析41-44
• 3.3 本章小結(jié)44-45
• 第四章 光聲超聲混合成像45-58
• 4.1 超聲成像簡介45-50
• 4.1.1 超聲成像波束形成45-46
• 4.1.2 幅度變跡46-47
• 4.1.3 變孔徑技術(shù)47
• 4.1.4 方向控制技術(shù)47-48
• 4.1.5 合成孔徑成像48-50
• 4.2 醫(yī)學(xué)超聲Verasonics成像平臺(tái)50-57
• 4.2.1 平臺(tái)簡介50-51
• 4.2.2 超聲信號(hào)流圖51-53
• 4.2.3 腳本結(jié)構(gòu)介紹53-56
• 4.2.4 外部函數(shù)56-57
• 4.3 本章總結(jié)57-58
• 第五章 混合成像結(jié)果與分析58-67
• 5.1 集中式光聲超聲混合成像58-63
• 5.1.1 集中式成像方法58-60
• 5.1.2 光聲成像的外部處理60-61
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果61-63
• 5.2 分離式光聲超聲混合成像63-66
• 5.2.1 基于Matlab Tcpip接口的實(shí)時(shí)傳輸63-65
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果65-66
• 5.3 本章小結(jié)66-67
• 第六章 總結(jié)和展望67-69
• 6.1 總結(jié)67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻(xiàn)69-74
• 致謝74-75

【參考文獻(xiàn)】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 楊迪武,邢達(dá),王毅,譚毅,尹邦政;基于代數(shù)重建算法的有限角度掃描的光聲成像[J];光學(xué)學(xué)報(bào);2005年06期

2 汪立宏;;光聲成像的未來[J];光學(xué)與光電技術(shù);2009年03期

3 盧濤;王瑞康;蘇翼雄;宋智源;張帆;姚建銓;;基于陣列探測方式的時(shí)域光聲成像系統(tǒng)[J];納米技術(shù)與精密工程;2007年01期

4 陳武凡;;數(shù)字化醫(yī)學(xué)成像研究進(jìn)展與未來趨勢(shì)[J];中國基礎(chǔ)科學(xué);2014年05期

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本文編號(hào)：522879