基于自适应加权系数的相干平面波复合成像算法研究

摘要

医学超声成像方便快捷，对人体没有辐射损伤，成为医学影像检查的重要工具。传统超声线扫描成像模式由于需要多次发射聚焦，成像帧率低，不能满足现代医学在瞬时弹性成像、脑功能成像等领域对成像速度的要求。平面波成像是高帧率成像的理想方式，但是由于缺少发射聚焦，成像质量较差。相干平面波复合(Coherent plane wave compounding，CPWC)将不同发射角度的平面波成像结果进行叠加，从而提高了平面波成像的质量。但是传统的CPWC成像方法只是将不同发射角度平面波的回波信号直接相加，忽略了回波信号之间的相关性。因此，可以将自适应加权技术，例如相干系数(coherence factor,CF)加权运用在平面波复合成像的过程中，通过对成像结果的自适应加权实现成像质量的提升。
　　本文根据平面波复合成像的特点，提出了两种自适应加权系数:短阶相干系数(Short-lag Coherent Factor，SLCF)和过零点系数(Zero-crossing Factor，ZF)。SLCF是对CF的一种改进，它根据角度相干性的特点，设置角度差异参数来确定相干系数的阶数，根据角度差异较小的平面波输出结果进行计算;ZF则是根据相邻两个发射角度平面波的成像结果的极性变化来计算，能够更准确地反映出背景组织之间的相干性。本文对所提出的两个系数进行仿真和实验成像，成像数据来自网上公开的数据集。成像结果表明，SLCF加权算法相对于传统的CPWC成像算法，可以改善成像的横向分辨率和对比度。相对CF加权算法，SLCF可以提高对比度和背景成像质量，而且运算量更低;ZF加权的平面波复合成像算法能提升CPWC的对比度和分辨率。和CF加权算法相比，ZF加权能够保持良好的背景散斑模式，提高成像的对比度和背景信噪比，改善成像质量。
　　本文提出的两种自适应加权系数采用较少的计算量，提升了平面波复合成像的质量，对于超声的临床诊断具有一定的应用价值。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 超声在医学中的应用

1．2 医学超声成像的发展与原理

1．2．1 医学超声成像的发展

1．2．2 医学超声成像的原理

1．3 研究背景与现状

1．4 本文研究内容

第二章 相干平面波复合成像

2．1 传统超声聚焦成像

2．2 超声平面波成像

2．3 相干平面波复合成像

2．4 本章小结

第三章 超声成像中自适应加权系数研究

3．1 相干系数和广义相干系数

3．2 相位相干系数

3．2．1 相位相干系数

3．2．2 符号相干系数

3．3 短阶空间相干系数

3．4 信号特征值因子

3．5 本章小结

第四章 短阶相干系数加权的平面波复合成像

4．1 短阶相干系数的原理与设计

4．2 短阶相干系数的仿真成像研究

4．2．1 Field Ⅱ仿真平台

4．2．2 实验设置

4．2．3 点仿真成像

4．2．4 斑仿真成像

4．3 短阶相干系数的实验成像研究

4．3．1 点实验成像

4．3．2 斑实验成像

4．4 人体实验成像

4．5 讨论与总结

4．6 本章小结

第五章 过零点系数加权的平面波复合成像

5．1 过零点系数的原理与设计

5．2．1 实验设置

5．2．2 点实验成像

5．2．3 斑实验成像

5．3 人体实验成像

5．4 讨论与总结

5．5 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况