基于自适应加权系数的相干平面波复合成像算法研究

发布时间：2020-06-08 04:49

【摘要】：医学超声成像方便快捷,对人体没有辐射损伤,成为医学影像检查的重要工具。传统超声线扫描成像模式由于需要多次发射聚焦,成像帧率低,不能满足现代医学在瞬时弹性成像、脑功能成像等领域对成像速度的要求。平面波成像是高帧率成像的理想方式,但是由于缺少发射聚焦,成像质量较差。相干平面波复合(Coherent plane wave compounding,CPWC)将不同发射角度的平面波成像结果进行叠加,从而提高了平面波成像的质量。但是传统的CPWC成像方法只是将不同发射角度平面波的回波信号直接相加,忽略了回波信号之间的相关性。因此,可以将自适应加权技术,例如相干系数(coherence factor,CF)加权运用在平面波复合成像的过程中,通过对成像结果的自适应加权实现成像质量的提升。本文根据平面波复合成像的特点,提出了两种自适应加权系数:短阶相干系数(Short-lag Coherent Factor,SLCF)和过零点系数(Zero-crossing Factor,ZF)。SLCF是对CF的一种改进,它根据角度相干性的特点,设置角度差异参数来确定相干系数的阶数,根据角度差异较小的平面波输出结果进行计算;ZF则是根据相邻两个发射角度平面波的成像结果的极性变化来计算,能够更准确地反映出背景组织之间的相干性。本文对所提出的两个系数进行仿真和实验成像,成像数据来自网上公开的数据集。成像结果表明,SLCF加权算法相对于传统的CPWC成像算法,可以改善成像的横向分辨率和对比度。相对CF加权算法,SLCF可以提高对比度和背景成像质量,而且运算量更低;ZF加权的平面波复合成像算法能提升CPWC的对比度和分辨率。和CF加权算法相比,ZF加权能够保持良好的背景散斑模式,提高成像的对比度和背景信噪比,改善成像质量。本文提出的两种自适应加权系数采用较少的计算量,提升了平面波复合成像的质量,对于超声的临床诊断具有一定的应用价值。
【图文】：

超声成像,超声波,声定位,回声定位

图 1. 1 超声在医学中的应用Fig 1.1 The application of medical ultrasound声成像的发展与原理超声成像的发展年法国物理学家 Curie 兄弟发现了压电转换现象，这一现象是理论基础。超声换能器能够发射和接收超声波，这是超声成像提，因此这一年是超声成像技术的起源之年。1912 年泰坦尼克们开始关注水下回声定位与探测技术。1917 年，，C.Chilowsky 和管放大器，基于换能器的压电效应使用超声进行了水下探测，声定位。基于此，1921 年声呐技术出现，并且成功用于潜水艇年，超声开始用于工业探伤，比如探测金属材料中是否存在探伤的超声波长在毫米级，工作频率达到了兆赫兹，这样高频好，而强指向性正是超声在生物医学领域应用的基础[7]。此后

立体图像,超声成像,多普勒原理,成像

M 型超声成像同时使用，主要用于对心血管疾病的检查器官的运动速度等参数[8]。0 年代以来，随着信号处理技术和换能器技术的不断发展学者们广泛的关注和研究，并取得了很大的进展[10-14]。官的立体结构信息，并且可以对生物器官的参数进行精医生可以直观的得到组织器官的位置、形状等三维信息要的时间，提高诊断的准确性[15]。早期的 3D 超声成像是到的，重建出一副立体图像需要很长的时间，因此成像面阵超声探头的出现很大地提升了 3D 超声成像的速度，的水平。4D 超声成像指的就是实时 3D 超声成像，用于有较高的临床应用价值[8]。成像技术发展到现在，从功能上看，一般可分为结构成成像是指通过超声回波信号的幅度信息来反映人体组织成像主要是利用多普勒原理获取目标的运动速度信息。图见应用[16]。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R445.1

【参考文献】