【摘要】：在諸多科類的醫(yī)學(xué)臨床研究中,如對人體器官的病理結(jié)構(gòu)探索、胎兒發(fā)育評估等,需要三維超聲成像儀作為其研究平臺。但現(xiàn)有的三維成像由于受到工作方式影響、二維傳感器工藝復(fù)雜和傳統(tǒng)聚焦成像中聲波傳播時間的限制,成像分辨率和幀率都非常低,無法滿足醫(yī)學(xué)臨床研究的要求。本文圍繞三維超聲成像展開,以非衍射聲場、非衍射波高速成像、合成孔徑成像到基于非衍射波和合成孔徑的三維成像為研究路線,在學(xué)習(xí)、總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上,對醫(yī)學(xué)超聲成像中的相關(guān)問題進(jìn)行了研究,取得的主要成果有： 1、提出基于連續(xù)Bessel波構(gòu)建脈沖形式的非衍射波方法。該方法從線性系統(tǒng)理論的角度,將脈沖信號分解為不同頻率連續(xù)Bessel波的線性疊加,同時對每個單頻信號限定沿深度方向的傳播速度相同。使用該方法構(gòu)建X-wave,參數(shù)含義明確。此外,使用該方法,本文設(shè)計(jì)出一種近似非衍射的脈沖Bessel聲場,并對其進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。 2、高速成像系統(tǒng)使用正、余弦函數(shù)加權(quán)處理回波信號,研究發(fā)現(xiàn)正、余弦函數(shù)可以使用方波函數(shù)替換。本文基于FFT算法中的Rader算法,通過對輸入信號序列進(jìn)行重新排序得到了一種計(jì)算方波變換的方法,該方法不僅可以獲得與Fourier變換相似的圖像質(zhì)量,而且非常適合硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。 3、通過對非衍射波及高速成像算法的研究,本文提出了基于非衍射波和合成孔徑的三維成像,該方法利用一維傳感器發(fā)射非衍射波,采用合成孔徑技術(shù)處理回波信號進(jìn)行成像。它具有如下特點(diǎn)：a、不同于聚焦成像,它通過傅里葉變換成像,提高了成像幀率；b、不同于現(xiàn)有多切片圖像合成的三維成像,它對整個目標(biāo)區(qū)域的回波信號采用合成孔徑方式進(jìn)行成像,從而提高了傳感器運(yùn)動方向的分辨率：c、它在移動方向采用發(fā)散聲場,降低了對傳感器的工藝要求,這對未來半導(dǎo)體二維傳感器設(shè)計(jì)具有重要意義；d、該成像方法不僅適用現(xiàn)有的機(jī)械掃描式三維超聲成像,也完全適應(yīng)未來的二維超聲傳感器。因此這種新的儀器具有較高的學(xué)術(shù)價值和較長遠(yuǎn)的應(yīng)用前景。 4、本文從陣列波加權(quán)和合成孔徑的角度得到了與Lu相同的三維高幀率成像模型,并且將高幀率成像、基于非衍射波和合成孔徑的成像和單陣元移動的三維成像在數(shù)學(xué)形式上進(jìn)行了統(tǒng)一。 本文研究工作得到了國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(No.60871087)的資助。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2012
【分類號】：TP391.41;R445.1

【參考文獻(xiàn)】

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相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 鄭馳超;超聲測量骨密度及超聲成像的若干方法的研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2010年

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本文編號：2664800