面向SSI的自适应波束形成算法的实验研究

发布时间：2020-08-18 15:04

【摘要】：在医学超声成像系统中,波束形成的设计是一个核心的问题,对成像质量起到决定性的作用,而图像质量的好坏直接影响到诊断效果。延时叠加波束形成(Delay and Sum,DAS)被广泛用于医学超声成像,但是得到的图像具有较宽的主瓣和较大的旁瓣,导致了图像的分辨率低、对比度低。一般通过幅度变迹技术,压制旁瓣幅度但是增加了主瓣宽度。由于人体内的各个组织对超声的传播速度,传播特性,衰减系数等都有不同。而传统DAS波束形成算法的延时是按照固定的速度来计算的,必定会造成一定的误差,对于成像和诊断都有一定的影响。近几十年来,自适应波束形成一直在阵列信号处理如无线通信,雷达和声纳等其他领域有广泛使用,最常见的方法是Capon于1969年提出的最小方差(Minimum Variance,MV)自适应波束形成算法。自适应波束形成的加权因子是由回波信号决定,能够动态地根据回波信号调整各个通道的加权因子,由此能更加精确的得到合成的波束,提高了成像质量。本文在对DAS波束形成方法和自适应波束形成方法的原理介绍的基础上,对其进行实验设计研究,对比两种方法的成像效果。利用Field Ⅱ仿真,对比不同聚焦方式下超声波束合成的效果,并且对比不同窗函数的幅度变迹对图像质量的影响。本文提出了应用在医学超声成像的最小方差自适应波束形成算法,并利用Field Ⅱ将其与传统的延时叠加波束形成成像效果进行对比。超音剪切成像(Supersonic Shear Imaging SSI),是一种新的对软组织粘弹性性质实时可视化的超声成像技术,其波束形成的特点是并行发射并行接收。本文讨论了一种基于稀疏表示的自适应波束形成算法,能符合SSI的高帧频平面波的成像特点。最后利用中国科学院深圳先进技术研究院自主研发的ARFI (Acoustic Radiation Force Impulse)系统采集近似于平面波的真实超声数据,利用MATLAB处理数据,分别实现DAS波束形成和MV自适应波束形成两种方法的定点聚焦和分段聚焦方式。通过仿真和实验的设计,最后得到结论：最小方差自适应波束形成算法无论是仿真,还是实际应用,成像效果都较传统的DAS波束形成算法有显著的提高。
【学位授予单位】：东北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R445.1

【参考文献】

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本文编号：2796371