發(fā)布時(shí)間：2019-11-27 16:52

【摘要】：超快速超聲成像是一種高幀頻的超聲成像方式,它以平面波發(fā)射、相干復(fù)合和全軟件并行處理成像為特點(diǎn),具有廣闊的應(yīng)用前景,已經(jīng)應(yīng)用于多普勒血流成像和剪切波彈性成像中,但是數(shù)據(jù)傳輸帶寬問題和后端計(jì)算能力的問題制約了這一超聲新技術(shù)的應(yīng)用和商業(yè)化。因此對(duì)于成像方法的研究以及高速地并行處理實(shí)現(xiàn)具有重要的研究意義。首先,本文分析了在B模式下超快速超聲成像系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)并根據(jù)其特點(diǎn)探究了Field II超聲仿真平臺(tái)對(duì)平面波聲場(chǎng)的仿真、相干復(fù)合的概念,以及GPU通用并行計(jì)算的基礎(chǔ)。其次,在成像方法理論方面,從時(shí)域和頻域方法兩個(gè)方面,研究了時(shí)域的相干平面波復(fù)合成像方法以及頻域的傅里葉和F-K遷移方法。時(shí)域方法主要基于超聲散射過程的幾何關(guān)系,頻域方法主要基于波動(dòng)方程,頻域兩種方法的不同之處在于,傅里葉方法建立的是根據(jù)線性聲場(chǎng)理論的超聲散射模型,而F-K遷移方法則對(duì)超聲的發(fā)射-回波過程進(jìn)行簡(jiǎn)化,建立了平面波的爆炸反射模型,并基于此來對(duì)成像問題進(jìn)行求解。根據(jù)各自不同的理論基礎(chǔ),對(duì)三個(gè)方法分別進(jìn)行仿真流程的設(shè)計(jì)后,通過Field II仿真出不同體模下的多角度平面波發(fā)射的回波數(shù)據(jù),在Matlab上進(jìn)行成像流程的仿真實(shí)驗(yàn),探究相干復(fù)合以及復(fù)合角度數(shù)對(duì)圖像分辨率和對(duì)比度的影響,在綜合比較三種方法的成像質(zhì)量和運(yùn)行時(shí)間之后,F-K遷移成像優(yōu)于其他兩種方法。最后,對(duì)三種方法的并行程序的調(diào)用層次進(jìn)行設(shè)計(jì)與優(yōu)化,整合需要實(shí)現(xiàn)的功能,盡量減少核函數(shù)之間的切換,并且進(jìn)行系數(shù)的預(yù)處理來減少并行程序中的實(shí)時(shí)計(jì)算量。在實(shí)現(xiàn)了核函數(shù)中的并行算法并驗(yàn)證其正確性后,測(cè)試各個(gè)方法總的運(yùn)行時(shí)間,F-K遷移方法仍然最短,在當(dāng)前的硬件平臺(tái)與探測(cè)區(qū)域下,實(shí)際成像系統(tǒng)中可以達(dá)到上百的幀頻。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;TB559

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