基于稀疏脉冲采样的低复杂度血流速度估计算法

双模超声广泛用于医学临床诊断,其中B模式脉冲用于成像,多普勒脉冲则用于血流速度估计。数据采集时间在两种模式之间共享。为了提高B模式图像的更新频率,需要减少多普勒脉冲数量,即发射稀疏多普勒脉冲进行血流速度估计。然而现有的适应稀疏脉冲采样算法,如迭代自适应算法、稀疏贝叶斯法以及基于阵列虚拟拓展的子空间类方法,计算开销巨大,难以满足实时成像的要求,且在稀疏度大的情况下会产生明显的伪影。为此,文中提出了一种基于稀疏脉冲采样的低复杂度血流速度估计算法。根据超声多普勒回波信号是由血红细胞的散射产生,具有强相干、信源个数时变的特点,文中首先从子空间角度解析了伪影的成因,并验证了包含均匀脉冲的稀疏发射脉冲排布方式可以有效地抑制伪影;然后以均匀脉冲回波构建协方差矩阵,并进行空间平滑获取特征值,以较大特征值的个数和相互的比值作为标准,判断血流不同时刻的频率分布特征;最后以此频率分布特征为标准,自适应采用B-MUSIC算法或TBVAM算法进行血流速度估计,以降低算法的复杂度。Matlab仿真和人体实测数据的实验结果表明,该算法在极大地减小计算复杂度的同时,可以获得较为连续、清晰且伪影抑制效果较佳的血流速度估...     

基于改进相干因子的延时乘累加平面波超声成像

针对超声回波信号高相关性特性，提出一种基于改进相干因子的延时乘累加(pCF-DMAS)波束形成算法并应用至平面波超声成像.该算法通过增强相干因子的相干性来计算回波信号的权值，然后进行乘累加运算.通过使用Field II进行超声点目标和囊肿目标的仿真实验，对成像结果进行分析验证了算法的有效性.仿真结果表明，算法具有优秀的横向分辨率，在p取0.7时具有所有对比算法中的最高对比度.综合点目标和囊肿目标的成像效果，给出算法的最优p值0.3.相比延时叠加和延时乘累加波束形成算法，所提算法的图像对比度CR分别提高了12.559，9.602dB.     

一种快速自旋回波的受激回波伪影校正方法

研究了快速自旋回波产生受激回波的原理,以及受激回波与射频脉冲相位角之间的关系.针对快速自旋回波脉冲序列提出了一种受激回波伪影校正方法.通过两次激发分离出自旋回波与受激回波,然后调整预散相梯度的面积使受激回波与自旋回波中心重合,并修改180°回聚脉冲相位角使受激回波与自旋回波同相位.在1.5T超导磁共振成像系统对校正方法进行了验证,经过受激回波伪影校正后,快速自旋回波图像的信噪比提高了57.08%,图像伪影降低了76.12%.实验结果表明,所提出的方法可以有效抑制受激回波对快速自旋回波成像的影响,提高了图像质量.     

超声微小血管成像杂波抑制技术综述

高分辨、高灵敏、快速实时的微小血管可视化技术对癌症、脑小血管疾病、冠心病等疾病的精准诊断、早期干预和治疗监测具有重要的临床价值。而从复杂的超声信号中准确分离出血流信号是微小血管成像的主要难点之一。为克服这一困难，杂波抑制技术在超声成像领域的应用得到了广泛关注和研究。目前已有多种杂波抑制方法被提出，包括高通滤波器、奇异值分解、鲁棒主成分分析和独立分量分析等。本文综述了这些杂波抑制方法的基本原理、优缺点及其在超声微小血管成像领域的研究进展，并探讨了各种方法未来的发展方向和潜力。杂波抑制技术的不断创新将进一步提高超声微小血管成像的信噪比与灵敏度，使其在临床上发挥更大的应用价值。     

调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法

将基于超声造影剂的脉冲逆转谐波成像方法和调频信号发射谐波成像方法相结合，提出了调频信号发射脉冲逆转超声造影剂谐波成像方法．该方法发射一对具有余弦包络的幅度值相反的调频超声，将接收的一对回波信号求和、滤波、解码，形成超声造影剂谐波图像．仿真计算和声学实验结果表明：此方法形成的图像比普通脉冲逆转谐波图像的信号噪声比高大约10dB，比调频发射谐波图像具有更低的旁瓣．     

基于高分辨超声成像平台的无创血管力学及动力学特性分析研究报告

该研究提出了一种可同时无创测量颈动脉壁力学特性、血管壁剪切率的变化以及脉搏波在局部短距离血管片段上传播速度的超声定量成像和评价方法。为了提高超声成像的分辨性能,同时补偿由于入射角度不同造成的血管侧壁灰度的非均匀性,在应变估计之前首先对超声图像进行了高分辨图像重建与灰度非均匀性的校正。在相同的成像平面下,保持声束与血流的夹角呈90°,血流速度与剪切率沿管径的分布可由沿血管直径方向采集的若干个位置处的横向多普勒信号重建得到。最后,使用超快速平面波成像技术结合射频互相关算法可获取沿38 mm血管片段的膨胀波群及脉搏波传播速度。目前临床动脉粥样硬化病人的在体实验已证实了该方法在斑块早期诊断中的有效性,因此该研究提出的超声定量成像和评价方法有望成为一种颈动脉粥样硬化斑块普查的新手段。     

基于反卷积算法的超声图像优化方法

超声成像技术因其无侵入、低成本、快速、可便携化的特性，成为医学成像领域的一大研究热点.然而，受限于声波的传播特性、成像算法的弊端以及硬件发展，超声图像存在成像深度小、大量伪影、分辨率低等问题.针对超声图像中的目标混叠和分辨率低下问题，提出了一种基于信号处理的超声图像优化方法，通过反卷积算法对超声探头采集到的原始信号进行处理，再将处理后的信号按照延时求和成像算法重建为图像.提出的方法可以减轻信号间的混叠，最终减轻图像中的混叠，令图像中原本难以辨认的微小结构和细节信息得以展现.通过仿真和实验证明，经过处理后的信号所重建的图像质量优于原始信号所重建的图像，验证了提出的信号处理方法的有效性.     

发射调频信号提高医学超声图像的信号噪声比

为了提高医学超声图像的信号噪声比，研究了调频超声发射的成像方法．该方法发射具有包络的线性调频超声，在不提高发射声压的情况下增加了发射能量，接收超声解调后形成图像信号．利用超声传感器的冲激响应模型和调频信号成像的调频解调原理，进行了超声成像的仿真研究．仿真结果表明：发射调频信号形成的图像与发射普通脉冲形成的图像相比，信噪比大致提高10dB．利用自行设计的调频信号发射超声成像实验系统，得到了仿体的B型超声图像．结果显示：该方法使图像信噪比提高大约5～8dB，随着成像深度增加，该方法的优势更加明显．     

永磁磁共振扩散加权平面回波成像涡流伪影校正

研究了涡流对永磁磁共振扩散加权平面回波成像的影响,提出了一种针对永磁磁共振成像系统的涡流补偿算法,并对扩散加权EPI序列由于剩余涡流引起的相位误差提出了一种补偿方法.在0.35T永磁型磁共振成像系统上对算法进行了验证,不同的梯度方向经过涡流预加重补偿后,涡流最少也会降至未补偿前的1/15.对涡流补偿和未补偿的模体扩散加权EPI图像进行了比较,经过两次补偿后,图像几何畸变会降低5%,图像伪影会降低1/3.实验结果表明,所提出的算法可以有效抑制因涡流引起的扩散加权EPI伪影及畸变.     

基于光学相干断层成像含支架的冠脉血管三维重建

光学相干断层成像(OCT)以其具有高分辨率,实时成像等特征,已经成为冠状动脉疾病检测的一个新方法.对含支架的OCT冠脉血管图像进行三维重建研究,以期直观地显示三维空间结构图.通过比较选择合适的降噪算法对图像预处理,根据OCT图像的特性,利用改进的最大类间方差算法(Otsu)对冠脉血管进行分割,并利用一个新的自动算法对冠脉支架进行检测.由于图像存在大量可视支架,在对极坐标图像序列预处理之后,用全局的强度轮廓检测候选的像素,去除伪影,确定支架上下边界和位置,并合并相邻的候选像素为一个支架点,成功标记出检测到的支架点,可有效地排除伪影造成的干扰,提升聚类算法的精确度.在此基础上,利用Amira软件实现了对冠脉血管和支架进行三维重建和融合.     

基于平移不变离散小波的多普勒血流信号杂波抑制

针对由血管壁和慢速运动组织产生的杂波会严重影响超声多普勒低速血流成分频谱估计的准确性问题，根据超声多普勒血流信号及杂波的特征，提出基于平移不变离散小波变换的抑制杂波方法，分别对仿真和实际超声颈动脉血流信号进行实验，并与高通滤波和离散小波变换方法进行比较，结果表明：经过平移不变离散小波变换方法抑制杂波后，信号的声谱图质量及性能指标均有明显改善，其中低速血流相对误差仅为4．86％，与高通滤波方法的相对误差10．28％和离散小波方法的相对误差7．26％相比，相对误差分别减小了5．42％和2．4％，低速血流成分频谱估计的准确性得到了提高。     

基于二维尺度维纳后滤波器的SFCW-MIMO雷达成像伪影抑制方法

为了抑制传统后向投影成像方法产生的伪影,提出了一种基于二维尺度维纳后滤波的伪影抑制方法。首先,针对步进频连续波MIMO雷达,将频域BP成像方法建模为一个二维无失真波束形成器;然后,利用带尺度因子的二维维纳后滤波器使波束形成结果的均方误差最小;最后,分析了尺度因子对单目标和多目标成像性能的影响。现有基于相干因子(CF)的伪影抑制方法仅是所提方法具有不同尺度因子时的特例。通过选择适当的尺度因子,该方法可以克服CF方法的一些局限性。仿真结果表明,所提方法在距离向和方位向都能有效地抑制成像过程产生的伪影。     

超声多普勒回波信号瞬时幅度和瞬时频率估计的新方法

对脉冲超声多普勒回波信号模型进行了改进，并在改进模型的基础上，提出了一种基于非线性能量算子ψ的检测超声多普勒回波信号瞬时幅度和瞬时频率的方法．该方法具有跟踪信号瞬态变化的能力，计算量小，很容易做到实时．仿真结果和对颈动脉超声多普勒回波信号的分析，都证明了该方法的可行性．     

基于虚源的延时乘累加波束形成算法

为了提高超声虚源次序波束形成的成像分辨率，提出一种基于虚源的延时乘累加波束形成算法，即VS-DMAS(delay multiply and sum beamforming based on virtual source)算法.该算法将DMAS的思想引入虚源次序波束形成的第二阶段，利用DMAS算法中相乘耦合运算的特点，充分考虑信号之间的相干性，以抑制低回声区域伪影的产生，提高超声成像的分辨率和对比度.对该算法进行了点目标仿体仿真以及实体数据成像实验.结果表明，相较于常规的聚焦方式，VS-DMAS算法具有更低的旁瓣和更窄的主瓣，能够更好地将点目标从背景噪声中分离出来，随着深度的增加，依然有着较高的成像分辨率.且随着算法中p值适当增大，成像分辨率和对比度均有一定的提升.     

超声脑成像和经颅超声传感增强方法

超声脑成像技术在脑疾病的诊断和治疗方面有着广泛的应用前景，具体包括超声多普勒成像、超声造影成像、超声定位显微成像、超声弹性成像和时延校正成像。由于颅骨声阻抗与背景介质声阻抗存在显著差异，超声经颅传播时会产生强烈的反射、衰减、波形畸变等，导致超声图像的信噪比降低。针对此问题，本文介绍了基于变换声学理论的颅骨互补声学超构材料设计方法，并通过仿真来验证该方法的有效性。仿真结果表明：具有各向异性参数分布的双负声学超构材料能够抵消颅骨畸变层带来的声衰减及波形畸变，使声波在几乎不造成能量损失的情况下通过颅骨畸变层，从而实现超声透射传感增强。该方法对研究基于声学超构材料的无创高分辨率超声脑成像技术具有重要意义。     

活塞杆摩擦焊接头的超声检测及缺陷二维重构

针对活塞杆摩擦焊接头的未熔合缺陷,采用超声无损检测方法对部件接头进行检测并提取了含噪声的超声回波信号,利用小波降噪法对含噪声缺陷信号进行了降噪处理,通过多位置、多点检测的方法对未熔合缺陷进行了二维轮廓重构.结果表明:1)通过优化小波阈值降噪算法的参数提高了回波信号的信噪比,可以提升检测的有效性与准确性;能实现对缺陷信号...     

超声多普勒信号的谱卷积与谱组成理论

通过分析具有任意运动矢量的单散射子所产生的接收频谱，研究了超声多普勒信号的频谱卷积定理．即使在无损媒质和单频声场的假设条件下，超声散射回波信号在频域上也是一个具有一定带宽的频谱，它可以表示为４个子频谱的卷积．在此基础上，讨论了某些特定情况下，尤其是多散射子相干散射条件下的接收频谱组成．由频谱卷积定理，可以从理论上理解和分析多普勒检测信号的频谱组成情况．     

基于深度展开的SAR大斜视RD成像算法

大斜视角条件下的合成孔径雷达SAR回波信号具有方位向和距离向严重耦合、大距离徙动等特点,采用常规的距离多普勒RD算法成像,会引起方位向的散焦以及空变等问题。为了改善大斜视SAR在成像过程中存在的问题,提出了一种基于深度展开网络的SAR大斜视可学习距离多普勒成像方法。该方法将RD成像方法与深度学习结合,利用RD成像的步骤构建了基于深度展开网络的RD学习成像网络结构,将回波数据作为网络输入来学习回波数据到大斜视SAR图像的成像过程。首先,在分析大斜视SAR回波信号模型的基础上确定了网络成像过程中的可学习参数;其次,根据成像过程设计大斜视SAR成像网络;最后,通过非监督训练的方法对网络进行训练,最终输出学习成像结果。点目标和面目标仿真结果表明,该方法可以有效抑制旁瓣,提高成像精度和计算效率,满足SAR在大斜视角下的成像要求。     

最小方差的延时乘累加医学超声波束形成算法

针对超声信号高度相关性的特点,提出了一种最小方差的延时乘累加波束形成(MVDMAS)算法.首先,该算法利用最小方差波束形成的思想,计算接收回波信号的权值,用来降低回波信号的旁瓣;然后,对加权处理后的回波信号进行组合乘累加运算,降低回波信号之间的相关性;最后,理论推导和实验仿真验证了算法的有效性.仿真实验结果表明,MVDMAS算法的成像对比度和分辨率均有一定提升,可有效地降低主瓣宽度、旁瓣高度和抑制斑点噪声.与延时叠加、最小方差和延时组合乘累加波束形成算法相比,综合评价指标CR和CNR分别提高了100.24%,33.91%,17.41%和30.61%,17.55%,11.36%.     

基于超声散斑的HIFU监控B超图像配准

 高强度聚焦超声（HIFU）治疗系统中B超监控图像由于存在伪像和噪声而很难实现图像配准,给靶区定位带来了困难,基于此,提出利用基于超声散斑的相位相关对B超图像进行配准并验证其可行性。首先,根据超声散斑原理和散斑伪随机性,在Matlab 7.0软件环境下,利用基于超声散斑的相位相关对从B超图像中提取出散斑图像进行配准,根据得出的位移值配准对应的B超图像;其次,为了与基于超声散斑的图像配准进行对比,对B超图像进行直接相位相关配准;最后,观察配准结果并进行相似度测定。结果显示,基于超声散斑的相位相关算法能够实现对存在伪像和噪声的B超图像的配准,具有较高的精确性和鲁棒性,优于对B超图像直接相位相关算法;同时也验证了基于超声散斑配准B超图像的可行性。