本文關鍵詞：醫(yī)學光聲成像中若干圖像處理問題的研究

  更多相關文章： 光聲成像 圖像優(yōu)化 延時補償 超聲成像 混合成像

【摘要】：近年來,光聲成像作為一種新型的醫(yī)學成像方式逐漸發(fā)展起來。它利用生物組織的光聲效應進行成像,具有非侵入、非電離、無輻射、過程簡單等優(yōu)點,同時由于其主要反映生物組織的光吸收分布情況,能夠有效地提供生物組織內(nèi)部的血氧飽和濃度,血紅蛋白含量等重要信息,且能夠進行功能成像,因而在醫(yī)學診斷和治療領域有著巨大的發(fā)展前景。目前,光聲成像已經(jīng)在腦功能成像、乳腺成像、關節(jié)類疾病診斷、淋巴疾病的診斷以及內(nèi)窺鏡技術等領域嶄露頭角,顯示出巨大的生命力。尤其近二十年來,光聲成像在國內(nèi)外很多高校和科研機構中引起了極大的重視,相應的科研成果不斷涌現(xiàn),可以說目前是光聲成像這一新型成像技術發(fā)展的黃金時間。光聲成像中的圖像質(zhì)量問題是影響其發(fā)展的關鍵因素,在眾多的成像算法中,生物組織聲速分布不均勻的問題都不能很好地解決,影響了光聲成像的成像效果�；诖�,本文探索了對光聲圖像質(zhì)量進行優(yōu)化的方法。文章提出了一種基于擬合延時補償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化方法和基于多次重復采樣的光聲圖像優(yōu)化方法。前者對聲波傳播時間進行補償,從時域的角度彌補聲速不均勻造成的延時時間計算誤差,是一種基于線性延時補償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化方法,有效地克服了傳統(tǒng)成像算法中假設聲速單一帶來的問題；后者對多次采樣得到的信號進行整合處理,通過多幀信號之間的插值對齊,從信號的角度減小了噪聲的強度。為了驗證相應優(yōu)化算法的有效性,本文設計了多組實驗來進行驗證,首先從特定的仿體模型來驗證,進一步地采用人體手指關節(jié)進行驗證,以實際的實驗結果表明,文中的優(yōu)化方法對聲速不均勻的介質(zhì)有著明顯的優(yōu)化效果。光聲成像與超聲成像的配合成像是未來即將實現(xiàn)的一種混合成像方式,具有良好的發(fā)展前景,因而本文也在該方面對其進行了研究。具體地,本文在Verasonics平臺的基礎上探究了混合成像方式的實現(xiàn),分為兩種方式。一種是在單一的主機上進行,在這種情況下,光聲重建和超聲重建在同一臺主機上運行,也在同一臺主機上顯示；另一種是分離式的混合成像,在這種情況下,光聲重建和超聲重建在不同的主機上進行。這兩種成像方式分別稱為集中式和分離式的光聲超聲混合成像。集中式的混合成像利用Verasonics系統(tǒng)的自身特性,對光聲信號進行處理,套用超聲的重建算法進行成像；分離式的混合成像將光聲信號通過tcp連接傳輸?shù)讲煌闹鳈C,然后通過并行計算進行快速成像。我們對這兩種成像方式設計了具體的實現(xiàn),通過模擬仿真的方式來驗證其成像效果和幀率。相應的實驗結果表明,兩種方式均能有效地進行混合成像,呈現(xiàn)出良好的效果。
【關鍵詞】：光聲成像 圖像優(yōu)化 延時補償 超聲成像 混合成像
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TP391.41;R318.51
【目錄】：

• 中文摘要5-7
• Abstract7-11
• 第一章 緒論11-17
• 1.1 醫(yī)學成像技術的發(fā)展現(xiàn)狀11-12
• 1.2 光聲成像技術的興起12-13
• 1.3 國內(nèi)外研究進展13-15
• 1.4 本文內(nèi)容安排15-17
• 第二章 光聲成像基本理論17-24
• 2.1 光聲信號的產(chǎn)生17-18
• 2.2 光聲圖像的重建18-23
• 2.2.1 延時疊加反投影重建算法18-19
• 2.2.2 基于Radon變換的重建算法19-20
• 2.2.3 傅里葉域重建方法20-22
• 2.2.4 時間反演重建算法22-23
• 2.3 本章小結23-24
• 第三章 光聲成像圖像優(yōu)化24-45
• 3.1 基于線性延時補償?shù)墓饴晥D像優(yōu)化24-37
• 3.1.1 重建算法的普遍問題24-25
• 3.1.2 擬合延時補償25-27
• 3.1.3 圖像效果的評價27-28
• 3.1.4 實驗結果與分析28-37
• 3.2 基于多次重復采樣的光聲圖像優(yōu)化37-44
• 3.2.1 直接多次采樣疊加的問題37-38
• 3.2.2 基于互相關的信號移動38-40
• 3.2.3 插值與抽樣40-41
• 3.2.4 實驗結果與分析41-44
• 3.3 本章小結44-45
• 第四章 光聲超聲混合成像45-58
• 4.1 超聲成像簡介45-50
• 4.1.1 超聲成像波束形成45-46
• 4.1.2 幅度變跡46-47
• 4.1.3 變孔徑技術47
• 4.1.4 方向控制技術47-48
• 4.1.5 合成孔徑成像48-50
• 4.2 醫(yī)學超聲Verasonics成像平臺50-57
• 4.2.1 平臺簡介50-51
• 4.2.2 超聲信號流圖51-53
• 4.2.3 腳本結構介紹53-56
• 4.2.4 外部函數(shù)56-57
• 4.3 本章總結57-58
• 第五章 混合成像結果與分析58-67
• 5.1 集中式光聲超聲混合成像58-63
• 5.1.1 集中式成像方法58-60
• 5.1.2 光聲成像的外部處理60-61
• 5.1.3 實驗結果61-63
• 5.2 分離式光聲超聲混合成像63-66
• 5.2.1 基于Matlab Tcpip接口的實時傳輸63-65
• 5.2.2 實驗結果65-66
• 5.3 本章小結66-67
• 第六章 總結和展望67-69
• 6.1 總結67-68
• 6.2 展望68-69
• 參考文獻69-74
• 致謝74-75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前4條

1 楊迪武,邢達,王毅,譚毅,尹邦政;基于代數(shù)重建算法的有限角度掃描的光聲成像[J];光學學報;2005年06期

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本文編號：522879