超聲層析成像理論與實(shí)現(xiàn).pdf

1、超聲層析成像技術(shù)基于波動(dòng)方程，根據(jù)物體周圍的散射波進(jìn)行成像，這些散射波攜帶的物體內(nèi)部信息更全面，因此能夠更加真實(shí)地反映物體內(nèi)部介質(zhì)的分布狀況；其次，超聲層析成像技術(shù)是定量的，從而所成的圖像更加直觀。但是由于超聲散射波和物體內(nèi)部介質(zhì)的聲學(xué)特性參數(shù)之間呈非線性關(guān)系，使得超聲層析成像問題具有明顯的不適定性。本文針對這一問題分別在空域和頻域，就重建算法的效率、參數(shù)選擇、實(shí)驗(yàn)方案設(shè)計(jì)等進(jìn)行研究。 空域：基于精確場描述的超聲逆散射成像問題，

2、先用矩量法將波動(dòng)方程化為離散形式，分別用BI和DBI算法不斷地在散射場與全場方程之間進(jìn)行迭代重建物體內(nèi)部聲學(xué)參數(shù)分布。影響整個(gè)算法的一個(gè)關(guān)鍵因素是散射場方程的正則化求解，具有明顯的不適定性。基于L-曲線法，提出以解的范數(shù)和殘差變化量的加權(quán)形式作為確定正則化參數(shù)的依據(jù)，在迭代過程根據(jù)問題不適定性程度，自適應(yīng)地調(diào)整搜索范圍。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，通過在有限的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行搜索，可以快速地找到最優(yōu)正則化參數(shù)。 頻域：Fourier散射定理表明，基

3、于Born近似，沿徑向采樣過程相當(dāng)于頻域中低通濾波的過程。通過分析分辨率與成像質(zhì)量的關(guān)系，將NUFFT引入頻域重建，利用均勻網(wǎng)格最鄰近的兩條投影線上的非均勻樣點(diǎn)進(jìn)行線形角度插值，并導(dǎo)出了掃描步長滿足的必要條件。隨后引入帶限信號的正則化外推算法來重構(gòu)未知的頻譜，提高成像質(zhì)量。由此不僅可以改善成像質(zhì)量，而且可以提高成像速度。隨著掃描數(shù)的增加，重建的像函數(shù)將趨于最優(yōu)。 超聲層析成像技術(shù)不無論是在理論及實(shí)驗(yàn)上均取得了長足的進(jìn)展，但距離臨