合成孔径超声成像自适应波束形成算法研究

发布时间：2021-04-21 08:56

　　医学超声成像技术具有实时、无创、无电离辐射以低成本的优点,作为一种重要的医学影像检查方式广泛应用于临床诊断。在超声成像系统中,波束形成对最终生成的超声图像质量起着关键作用。传统超声成像使用低复杂度的延时叠加方法重建超声图像,但其仅对回波信号进行简单地相加,不能区分期望信号和杂波,导致生成宽主瓣和高旁瓣的低质量图像。近年来,基于回波信号特征信息的自适应波束形成技术被证明能够产生窄主瓣以及低旁瓣的高质量波束,在超声成像领域成为了研究热点。本文在现有自适应波束形成算法的基础上,进一步研究了其改进方法以及提出新的波束形成算法用于合成发射孔径（synthetic transmit aperture,STA）超声成像以提高图像质量。完成的主要研究工作和成果总结如下:首先,特征空间最小方差（eigenspace-based minimum variance,ESBMV）能够有效地抑制旁瓣,但会在强回声点目标两边产生暗区域伪影。为了解决暗区域伪影问题,本文提出了利用空间相干对ESBMV中的特征值阈值进行自适应地选择。此外,提出将调整的ESBMV与短间隔空间相干结合以进一步抑制旁瓣。其次,针对广义相干系... 

【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：134 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
ABSTRACT
主要符号注释
第一章 绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 超声成像研究现状
        1.2.1 超声成像方法概述
        1.2.2 合成孔径超声成像的研究现状
        1.2.3 自适应波束形成方法的研究进展
        1.2.4 自适应波束形成在合成孔径成像中的应用
    1.3 本文主要内容
第二章 超声波束形成技术
    2.1 超声成像基础
        2.1.1 超声成像基本原理
        2.1.2 反射和散射
        2.1.3 散斑生成
        2.1.4 图像质量退化来源
        2.1.5 图像质量评价指标
    2.2 传统波束形成
        2.2.1 聚焦
        2.2.2 延时叠加波束形成
    2.3 自适应波束形成算法
        2.3.1 最小方差波束形成
        2.3.2 特征空间最小方差
        2.3.3 短间隔空间相干
        2.3.4 卷积波束形成算法
    2.4 相干类自适应加权系数
        2.4.1 相干系数
        2.4.2 广义相干系数
第三章 特征空间最小方差与短间隔空间相干结合的成像算法
    3.1 引言
    3.2 方法
        3.2.1 自适应特征值阈值
        3.2.2 SLSC加权ESBMV
        3.2.3 算法实现
    3.3 仿真和实验设置
        3.3.1 仿真设置
        3.3.2 实验设置
    3.4 结果
        3.4.1 仿真结果
        3.4.2 实验结果
    3.5 分析和讨论
    3.6 本章小结
第四章 动态广义相干系数加权成像
    4.1 引言
    4.2 方法
        4.2.1 自适应截止频率的广义相干系数
        4.2.2 基于卷积的动态广义相干系数
        4.2.3 算法实现
    4.3 仿真和实验设置
        4.3.1 仿真设置
        4.3.2 实验设置
    4.4 结果
        4.4.1 仿真结果
        4.4.2 实验结果
    4.5 分析和讨论
    4.6 本章小结
第五章 均值标准差系数加权成像
    5.1 引言
    5.2 方法
        5.2.1 信号均值标准差系数
        5.2.2 基于空间频谱的信号均值标准差系数
        5.2.3 算法实现
    5.3 仿真和实验设置
        5.3.1 仿真设置
        5.3.2 实验设置
    5.4 结果
        5.4.1 仿真结果
        5.4.2 实验结果
    5.5 分析和讨论
    5.6 本章小结
第六章 协方差均值标准差系数加权成像
    6.1 引言
    6.2 方法
        6.2.1 方法的合理性
        6.2.2 协方差均值标准差系数
        6.2.3 对角减载因子的选择
        6.2.4 算法实现
    6.3 仿真和实验设置
        6.3.1 仿真设置
        6.3.2 实验设置
    6.4 结果
        6.4.1 仿真结果
        6.4.2 实验结果
    6.5 分析和讨论
    6.6 本章小结
第七章 总结和展望
    7.1 全文总结
        7.1.1 主要研究内容
        7.1.2 主要创新点
    7.2 研究展望
参考文献
攻读博士学位期间的学术活动及成果情况


【参考文献】：
期刊论文
[1]复杂噪声场下对角减载技术的原理及应用[J]. 夏麾军,马远良,刘亚雄.  物理学报. 2017(01)
[2]高增益对角减载波束形成方法研究[J]. 夏麾军,马远良,汪勇,刘亚雄.  声学学报. 2016(04)

博士论文
[1]医学超声成像中若干新技术的研究与实现[D]. 李鹏.浙江大学 2009



本文编号：3151458