大角度旋转扩展视野超声成像技术

扩展视野超声成像技术能够克服常规超声成像视野小的缺点,为医生更加全面地了解被成像部位并作出准确的诊断提供帮助。该文主要针对扩展视野超声成像中图像间存在较大旋转角度的情况,在传统的配准参数搜索方法的基础上,引入了对旋转角度进行预测的处理过程,进而提出了大角度旋转扩展视野超声成像的新算法。从理论上证明了算法的可行性,并利用实际采集的超声图像对算法进行了验证。实验表明,该算法可以达到预期的成像效果,具有较好的成像精度,且运算量较小,有望实现实时成像。     

经典图像复原提高超声图像分辨率的研究

本文针对超声成像存在空间横向和纵向分辨率较低的主要问题，根据超声图像的应用特点，利用数据软处理技术提高分辨率。采用基于经典图像复原的方法来改善横向分辨从而提高超声图像分辨率。提出图像模型自适应的复原算法并对超声图像进行了仿真研究，仿真结果表明该算法对提高图像横向分辨率有一定效果。     

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.     

胎儿超声成像中骨骼分割设计与实现

伴随医学影像已成为医学技术中研究的热点,为了有效获取胎儿超声影像中的骨骼信息,由于受技术和成像机制的限制,胎儿超声成像的质量相对低,首先分析实际胎儿超声成像的特点,采用PM算法对图像进行预处理,再使用模糊C均值聚类方法从图像中提取出骨骼信息,通过仿真实验对设计过程进行验证,并结合临床实践的需求进一步的给出相应客观量化数据的意义,并获得良好的实验效果和实践意义。     

基于边缘扩展相位相关的图像拼接算法

针对图像拼接算法中计算量大的问题,提出了一种基于边缘扩展相位相关的图像拼接算法。该算法采用迭代阈值分割法对图像进行边缘检测,并对检测出的边缘进行扩展相位相关计算,得出图像间的平移、旋转和尺度变化。利用这些参数拼接图像,用渐进渐出的方法实现拼接图像的融合。实验证明,该算法能够简化计算,并有效地实现图像的拼接。     

提高超声C扫描图像分辨率的插值方法研究

根据超声C扫描成像原理,分析了采样间隔对超声C扫描图像分辨率的影响.采用一种基于局部协方差特征的边缘自适应图像插值方法来提高C扫描图像的分辨率,同时将图像局部均方差作为边缘特征判据,使算法得到了简化.该方法根据低分辨率图像的局部协方差估计出高分辨率图像的插值加权系数,能够在放大图像的同时保留图像的边缘特征.试验结果表明,基于局部协方差特征的图像插值方法明显提高了C扫描图像分辨率,并且减小了边缘模糊效应,因此降低了采样间隔对图像分辨率的影响,提高了图像中缺陷分布评价结果的准确性.     

多倾角发射分组互相关降噪的超快超声脑功能成像方法研究

小血流信号的检出是长期困扰超声多普勒成像的重要问题，提升该成像技术的检测灵敏度，开发鲁棒的降噪和伪影抑制方法具有重要的研究价值。近年来，基于多角度平面波相干复合发展而来的超快超声多普勒血流成像突破了传统聚焦超声成像的帧率瓶颈，可实现高灵敏度的微血流成像。而且平面波成像模式的发展也对超声降噪算法提出了新的需求。利用平面波发射条件下不同角度回波的血流信号的强相干性，有望实现降噪和伪影抑制。本研究探讨了角度分组互相关方法及其降噪在功能超声成像中的应用：首先将多角度平面波回波信号分为两个子组，信号经杂波滤除后对两子组数据进行时域互相关运算，从而获得降噪后的血流功率多普勒图像(PD)。大鼠脑血流成像和功能成像实验结果表明：本文提出的角度分组互相关降噪方法可提升血流图像信噪比约17～22 dB,有效抑制了图像中的非相干伪影，显著提升了超快超声脑功能成像的灵敏度。     

液-固两相系中超声层析成像实验研究

基于几何声学原理,应用半柱面晶片超声换能器发射扇形束超声波,设计了环形超声换能器阵列,搭建了多通道同步数据采集系统,形成了一套透射式超声层析成像测试装置.研究了二值逻辑反投影图像重建算法,此算法和测试装置构成了透射式超声层析成像系统,对聚四氟乙烯隔板和圆柱体进行实验.图像重建结果表明,该系统能够定位成像物体的位置,确定其大小和形状.将单个圆柱体二值反投影算法的重建图像与设定值比较,成像误差小于6%.     

基于加权因子的双重延时乘累加波束形成算法

针对超声成像中双重延时乘累加算法不适用于高噪声环境的问题,提出一种基于均值-标准差加权因子的双重延时乘累加算法,即RD-DMAS算法.该加权因子对解决高噪声带来的图像斑点问题具有显著效果,而双重延时乘累加波束形成算法能大幅提高超声成像分辨率,使所提算法能得到高分辨率和高对比度的重建图像.对该算法在点散射目标仿体、囊肿仿体和噪声环境下进行了仿真,结果表明,RD-DMAS算法有最小旁瓣以及较窄的主瓣.DAS,DMAS,DS-DMAS,RD-DMAS算法的对比度(CR)分别为9.72,11.72,13.28和19.86.不管环境中是否有噪声,RD-DMAS算法的成像效果都是最好的.     

基于图切割结合区域生长算法的超声图像分割

本文提出一种基于图切割结合区域生长算法的超声图像分割方法.文中采用对图像进行分块后进行图切割的方法,大大降低了算法的时间复杂度,在分割的过程中利用先验知识和图像边缘信息,对分割进行约束和指导,并与区域生长算法相结合从而实现了超声图像的快速自动分割.实验结果证明该方法分割效果良好,具有一定的应用和研究价值.     

一种基于不规则采样平面的超声三维图像重建方法

通过仿真研究了 Ｆｒｅｅｈａｎｄ 三维超声成像系统中由空间不规则排列的二维平面重构三维图像的方法。 Ｆｒｅｅｈａｎｄ系统应用绑缚在 Ｂ超探头上的电磁定位传感器获取二维图像的空间位置信息,可以使医生方便地使用探头。研究发现在从多角度、多方位以足够大的密度进行三维数据采集的前提下,采用最近邻相靠法和空域１８ 点均值滤波法,能够很好解决二维超声图像空间排列的不规则性及由此引发的一系列问题。进行了实验室水泡三维超声数据采集和图像重组实验和人体左颈动脉血管的三维超声数据采集及重组的临床实验,结果表明,这一系统在临床上将有极好的应用前景     

Development of fully 3D image reconstruction techniques for pinhole SPECT imaging

The purpose of this study was to develop fully 3D image reconstruction techniques for pinhole SPECT imaging with our Micro-SPECT system.Our studies involve in the derivation of projection operators,analysis of the sampling characteristics of pinhole SPECT imaging in Radon space,development of effective geometric calibration method for system misalignment,and 3D image reconstruction development and implementation with quantitative degrading compensation for pinhole SPECT with both circular and helical scan.The performances of pinhole SPECT imaging were evaluated using computer simulations and experiments with the Ultra-Micro Hot-Spot phantom,Ultra-Micro Defrise phantom and small-animal imaging.The results from the computer simulations and phantom imaging experiments indicate that the statistically-based iterative algorithms with quantitative compensation provide overall image quality improvement,and the system resolution is significantly recovered for quantitative imaging.The helical pinhole SPECT improves the axial field-of-view (FOV) as compared with the standard pinhole SPECT with circular-orbit scan.The mouse bone imaging experiment shows that the helical pinhole SPECT imaging also provides decent high-resolution whole-body small animal imaging.In conclusion,we have successfully developed a set of valid fully 3D image reconstruction techniques for single-pinhole SPECT imaging.These techniques can be easily extended to multi-pinhole SPECT imaging.     

微扫描超分辨率超声成像技术研究

针对提高超声成像的分辨率问题展开研究,提出了微扫描超分辨率超声成像的方法.通过将微扫描和超分辨率技术结合并应用于超声成像中,微扫描技术获取满足超分辨率技术的多幅低分辨率图像,然后应用超分辨率图像重建算法获取高分辨力图像,并对此过程进行了仿真.仿真结果表明:提出的基于微扫描的超分辨率超声成像方法在实际应用中有一定的可行性,对提高超声成像设备的分辨率具有参考价值.     

超声断层成像系统对四肢成像的早期研究

考虑到超声断层成像技术不仅具有超声非侵入、无辐射、低成本等优点，并可以进行断层成像获取断层信息，对四肢成像有着广泛的应用前景.文中介绍了华中科技大学医学超声实验室研发的新一代超声断层成像系统的系统结构、控制方案和原始数据采集过程，并与上一代原理样机参数进行比较.设计了大腿和小腿腹的数据采集实验用于四肢超声断层成像的早期研究，对比大腿和小腿腹超声断层图像和解剖结构图发现二者具有很高的一致性，为超声断层成像技术后续的四肢成像研究奠定了良好的基础.     

动能杀伤器侧窗定向机制分析及建模

为了使红外成像导引头能够稳定、精确地跟踪目标,必须保证目标视线始终位于侧窗允许的视场范围之内.本文以美国THAAD拦截弹动能杀伤器导引头为研究对象,建立了目标视线角与弹体前部的动能杀伤器(kinetic kill vehicle,KKV)弹体姿态角之间的联系,根据测得的目标视线的变化及时调整KKV弹体姿态.为了进一步拓展研究思路,使控制量为连续形式的控制方法也能够用于KKV弹体的姿态控制,基于时标分离原理设计了控制器,并利用脉宽脉频调制将连续控制变量转换为离散常值输出力矩.仿真试验表明,当导引头处于跟踪阶段时,所设计的控制律能够使滚转角速度保持为0,滚转角保持不变,而俯仰角、偏航角准确跟踪指令值,整个过程中实现了姿态角的精确跟踪.     

包膜微气泡非线性与超声造影剂谐波特性的研究

对包膜超声造影剂 (ultrasoundcontrastagents ,以下简称UCA)的非线性特性进行了理论分析与模型仿真研究 ,对比研究了不同尺寸的理想气泡和包膜微气泡在不同频率超声场中的基波与谐波散射特性 ,研究结果对UCA的制备及其应用技术有重要价值 .UCA谐波特性实验结果直观地反映了白蛋白超声造影剂显著的非线性特性 ,该特性将为医学超声成像技术和相应基础研究开拓新的领域 .     

近钻头伽马响应特征及实验分析

近钻头随钻伽马成像系统成为油气开发的重要技术装备,常规随钻测量安装位置距离钻头较远,系统获取的随钻数据存在较大延迟,并且无法及时判断穿行地层的上下界面和地层倾角,这影响了井身轨迹控制,从而降低了随钻决策和调整的及时性,这些问题一直是石油钻井领域研究的热点和焦点.讨论了近钻头伽马成像系统,分析了多种因素对伽马响应速度快慢...     

基于合成孔径聚焦的超声SH导波成像检测

超声水平剪切(shear horizontal,SH)导波成像检测旨在解决平板检测中检测距离增加时分辨力降低的问题。该文运用合成孔径聚焦原理,构建了16通道超声SH导波成像检测实验系统,通过分析阵列信号时频域特征揭示了声波与缺陷间相互作用的规律,对SH导波合成孔径聚焦成像算法进行了讨论,阐明了导波阵列信号时空域信息合成在聚焦成像中的应用。研究结果表明:合成孔径聚焦可用于超声SH导波成像检测,所成图像能够表征钢板中检测距离2 m以上、尺寸当量大于5 mm的缺陷信息,为深入开展工业在役大尺度结构板材的缺陷成像检测和结构健康监测提供了基础。     

肿瘤热疗超声无创监测技术研究进展

 肿瘤热疗是用加热方式杀死癌细胞,已成为肿瘤治疗的一种重要手段.肿瘤热疗分为传统热疗(41～45℃)和热消融治疗(>60℃).在肿瘤热疗中,对治疗区组织温度及热凝固区进行无创测控是保证热疗安全和提高疗效的关键,本文综述肿瘤热疗超声无创测温及热凝固区检测技术的研究进展.超声无创测温主要基于声速和热膨胀、超声衰减系数、背向散射能量、B 超图像纹理等参数的温度相关性.热凝固区超声检测主要基于超声组织定征技术,包括Nakagami 统计模型、超声衰减、超声背向散射积分、超声弹性成像、组织散射子平均间距、次谐波低频声发射等.提出了肿瘤热疗超声无创监测技术的未来发展方向,包括监测精度验证方法的研究、针对组织个体差异自适应调整参数的研究、减少组织运动干扰的方法研究、多维多参数监测方法研究、实时计算技术的研究及肿瘤热疗实验数据共享中心的建立.     

Photonic crystals: imaging by flat lens using negative refraction

The positive refractive index of conventional optical lenses means that they need curved surfaces to form an image, whereas a negative index of refraction allows a flat slab of a material to behave as a lens and focus electromagnetic waves to produce a real image. Here we demonstrate this unique feature of imaging by a flat lens, using the phenomenon of negative refraction in a photonic crystalline material. The key advance that enabled us to make this observation lies in the design of a photonic crystal with suitable dispersion characteristics to achieve negative refraction over a wide range of angles.