小孔徑高分辨相控陣超聲成像.pdf

1、超聲探測成像因無創(chuàng)傷，經(jīng)濟且安全己被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療診斷、工業(yè)探傷、海洋水下探測等領(lǐng)域。傳統(tǒng)的超聲成像其成像分辨率受到探測波長和換能器陣列孔徑的限制，難以提高。通常人們通過增加換能器陣列孔徑的大小來實現(xiàn)橫向高分辨率，但是在實際系統(tǒng)中，換能器陣列的孔徑增大是有限的，單位面積內(nèi)能夠排布的陣元數(shù)也是有限的。人們越來越希望獲取更高分辨率的超聲圖像，以便為他們做出決策提供有效的信息，而這是傳統(tǒng)相控陣超聲成像方法無法實現(xiàn)的。
　　 本文提出了

2、一種新型的計算超聲成像方法，該方法可以實現(xiàn)相控陣超聲高分辨率成像，而不用增加換能器陣列的孔徑，或增加單位面積內(nèi)換能器陣元的個數(shù)。該方法利用壓縮感知理論(Compress Sensing，CS)這一信號處理的最新理論，結(jié)合超聲波傳播和反射的物理特性，建立了基于CS的高分辨相控陣超聲計算成像模型。
　　 本文首先詳細研究了傳統(tǒng)相控陣超聲成像(Phased Array Ultrasound Imaging，PAUI)的基本原理，然后根

3、據(jù)探測場景在某變換域或框架下是稀疏的，將傳統(tǒng)相控陣超聲成像問題轉(zhuǎn)化為對探測場景的重構(gòu)問題，通過對探測場景的重構(gòu)來實現(xiàn)高分辨率超聲成像。
　　 最后本文設(shè)計兩類實驗來驗證我們的模型方法是有效的：(1)在相同的換能器陣列條件下，相比于傳統(tǒng)的PAUI方法，我們基于CS的相控陣超聲計算成像(PAUI+CS)方法可以獲取更高的分辨率和對比度。在進行具體量化分析后，實驗結(jié)果表明，相對于傳統(tǒng)的PAUI方法，本文方法在分辨率上可以達到幾十μm；