基于超声回波信号的复合重建与仿真技术的研究

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超声成像具有轻便,无损,无辐射,低成本和实时成像等优点,在乳腺癌等疾病的早期诊断方面具有广泛的应用前景。然而,与CT、MRI和X射线等相比,超声图像存在斑点噪声和不同类型的伪影,且分辨率不高。为了提高超声图像的分辨率和减少由于角度问题所产生的伪影,更加清晰的反映成像体组织边界轮廓信息,更好地定位例如肿瘤的位置,本文基于超声空间复合成像方法开展超声反射断层成像的研究工作。首先,在综述超声反射成像和k-Wave仿真平台的基本工作原理的基础上,建立了反映声速场和密度场特性的脂肪、软组织以及肿瘤等组织的模型,并利用超声仿真平台生成超声回波射频数据。为了抑制超声图像的噪声,提高信噪比,采用小波阈值方法对接收到的射频信号进行去噪预处理,并对比了分析三种阈值函数所对应的去噪效果,仿真结果表明,运用半软阈值去噪能够得到较好的效果。其次,在经典的反射断层成像上的基础上,采用多点重建仿真模型的断层图像,结果表明多点重建的图像,可以减少伪迹,内部肿块更加清晰;在RMS(均方根)复合方法的基础上,提出了依赖于角度的双角度乘法复合方法。对比分析了一组各个角度的B型扫描的点扩散函数采用不同复合方法复合的PSF图像,结果表明空间复合能提高横向分辨率。双角乘法复合的PSF的分辨率和角度相关,角度为90°时,值最小。通过分析组织模型的空间复合图像,可以看出复合图像能够消除伪影,抑制斑点噪声,提高图像的对比度噪声比。且在0°-90°的范围内,乘法复合图像的CSR随着角度的增加而增加,且在合适的角度时,组织模型的乘法复合图像能够更好的显示肿块的边缘轮廓。最后,引入质量矩阵的权重处理方法,通过质量矩阵对各个角度的数据做权重处理,之后进行图像复合。通过对比分析有质量矩阵处理和无质量矩阵处理的复合图像,结果表明质量矩阵权重处理在一定程度上提高图像对比度噪声比,使图像上的直径较小的目标物的边界更加清晰。
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