基于反向传播算法的超声断层成像重建方法研究

摘要

本文介绍了断层成像数学基础、超声断层成像的原理和透射式超声断层成像系统的构成，设计了超声探头的三角线阵排列方式。采用滤波反投影算法对投影数据进行重构运算，推导了平行束、扇形束和三角线阵滤波反投影算法的重建公式及算法实现步骤；分析了探头个数、投影角度对成像质量的影响。采用迭代重建算法进行图像重建，引出ART算法以及改进的SART算法和SIRT算法，分别给出其算法步骤，并通过理论计算的方式分析了不同算法的效率与成像质量。
　　建立了待测组织模型，设置了组织内部的声速场以及密度场，以及不同的探头形式。使用k-wave工具箱对超声断层成像透射过程仿真，得到发射、接收到的超声信号。针对滤波反投影算法，解决了平行束的算法无法应用在环形探头上的问题，仿真了平行束以及扇形束的重建算法；仿真了三角线阵的滤波反投影算法。针对迭代重建算法，提出了快速求取系数矩阵和改善图像质量的方法，帮助成功实现了重建算法；使用SIRT算法完成了对三角线阵采集数据的图像重建。针对仿真的结果对之前设置的方案的可行性进行分析，并对重建算法的效果进行对比分析。