以信号恢复为核心的声学成像算法研究

发布时间：2022-07-15 17:03

　　医学成像是临床医疗中一项重要的技术,其以非侵入式的方式对人体内部器官及组织进行成像,具备易于操作、重复性高、非创伤性等等优点,从而为诊断和治疗提供有效的依据。医学成像中常见的成像媒介包括超声、光声、X射线、核磁共振等等。其中超声成像主要基于成像组织的声学特性进行成像,具备更佳的便捷性、更低的成本和无辐射性,因而被广泛应用于疾病的预防、诊断和治疗。光声成像则基于成像组织的光声效应进行成像,反映组织的光吸收能力,能够体现出不同于超声成像的医学特性。一般来说,医学成像的过程包含成像信号采集和基于成像信号进行图像重建的过程。其中二维成像技术是利用接收到的成像信号进行二维平面成像的技术,是目前医学成像临床应用和研究的主要课题。B型超声成像和光声成像中常见的二维图像算法包括延时求和算法、傅里叶反投影算法等等。其中延时求和算法原理简单,实现方便,具有较高的实时性和可并行性,因此常用于实时性要求较高的医学成像系统和临床研究中。延时求和算法对超声传感器多通道的原始信号分别延时后,进行信号叠加,加强了有效信号,削弱了噪声和旁瓣信号,从而达到了图像重建的目的。基于延时求和算法衍生出了一系列的优化算法,用来提... 

【文章页数】：83 页

【学位级别】：硕士

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中文摘要
英文摘要
第一章 绪论
    1.1 课题背景
        1.1.1 二维成像技术
        1.1.2 三维成像技术
    1.2 本文内容安排
第二章 超声和光声重建基本理论
    2.1 超声重建
        2.1.1 声传播模型
    2.2 光声重建
        2.2.1 光声效应
        2.2.2 声传播模型
    2.3 超声传感器模型
第三章 二维超声和光声重建算法
    3.1 延时求和算法
        3.1.1 算法原理
        3.1.2 基于传感器模型加权的改进算法
        3.1.3 基于相关系数的改进算法
        3.1.4 基于最小方差的改进算法
        3.1.5 基于相乘操作的改进算法
        3.1.6 去除图像负值
    3.2 全波反演算法
        3.2.1 声速成像
        3.2.2 光声成像
    3.3 基于声波恢复的重建算法
        3.3.1 声信号恢复
        3.3.2 波形抑制及处理
第四章 三维重建算法
    4.1 三维数据采集
        4.1.1 基于二维面阵的重建技术
        4.1.2 基于机械移动传感器的重建技术
        4.1.3 基于手持传感器的重建技术
    4.2 三维重建算法
        4.2.1 基于体素的重建方法
        4.2.2 基于像素的重建方法
        4.2.3 基于函数的重建方法
    4.3 基于棋盘标定和声波恢复的三维重建算法
        4.3.1 相机模型
        4.3.2 相机标定
        4.3.3 传感器定位
        4.3.4 传感器单元在棋盘坐标系下的坐标标定
        4.3.5 从信号数据恢复体素声信号
        4.3.6 三维图像的更新
        4.3.7 算法离散形式及流程设计
第五章 实验测试与分析
    5.1 仿真实验
        5.1.1 k-wave仿真工具包及相关参数
        5.1.2 二维点状目标的仿真及图像重建
        5.1.3 二维光斑状目标的仿真及图像重建
        5.1.4 二维临近目标的仿真及图像重建
        5.1.5 三维点状目标的仿真及图像重建
    5.2 二维仿体及体外实验
        5.2.1 金属丝目标的二维仿体实验
        5.2.2 人体手指关节的二维成像实验
        5.2.3 小老鼠大脑的二维成像实验
    5.3 三维仿体实验
        5.3.1 相机及传感器标定
        5.3.2 线状目标的三维成像实验
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
致谢
攻读学位期间的科研成果列表



本文编号：3662476