超聲衍射層析成像及其頻域重建算法的研究.pdf

1、與常規(guī)的超聲成像技術(shù)不同,超聲計算機層析是一種定量的新成像技術(shù),并且從安全和價格角度考慮,它優(yōu)于X射線等帶有電離輻射的層析成像技術(shù)。而且,業(yè)已證明多頻率超聲層析成像,可獲得比核磁圖像分辨率更高的圖像。因此,近年來人們對超聲波層析成像的研究給予極大的關(guān)注。
　　由于超聲波的波長較長,成像過程中衍射現(xiàn)象顯著,此現(xiàn)象成為超聲衍射層析成像技術(shù)不可忽略而且必須正確把握和利用的問題。而且,多頻率衍射層析成像在復(fù)平面上呈不同半徑圓弧狀分布,顯然

2、,經(jīng)典的層析成像的重建算法不能簡單地應(yīng)用多頻率超聲衍射層析成像。因此,論文以多頻率超聲波衍射層析成像及其重建算法為主要研究內(nèi)容,特別是快速高精度的頻域重建算法的研究。論文的主要工作及創(chuàng)新成果如下
　　(1)將多頻率超聲層析成像和衍射層析成像技術(shù)結(jié)合起來,提出了多頻率超聲衍射層析成像思想并給出一種快速頻域重建算法。由傅立葉衍射投影定理可知,不同頻率的超聲波投影數(shù)據(jù)經(jīng)傅立葉變換后在復(fù)平面上呈不同半徑的圓弧狀分布,通過若干次投影可以完成

3、k空間的填充,投影次數(shù)遠小于單頻率法,故重建的時間縮短了很多。但是,與單頻率法相比,多頻率投影數(shù)據(jù)傅立葉變換在復(fù)平面上分布更加不均勻,重建的噪聲也更大,為此,論文引入泛函中的整體變分法(TV),此方法將圖像恢復(fù)的數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)化為帶有整體變分正則化項的能量泛函和變分優(yōu)化問題。仿真結(jié)果表明:降噪后的多頻率超聲圖像的信噪比得到大幅度的提高。
　　(2)頻域重建算法最常用的方法是網(wǎng)格算法,但是這種方法容易引入誤差,且對采樣點的分布形狀較敏感