基于稀疏表示的超声合成孔径图像压缩研究

《基于稀疏表示的超声合成孔径图像压缩研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、国内图书分类号：TG115.28密级：公开国际图书分类号：621.791.16西南交通大学研究生学位论文基于稀疏表示的超声合成孔径图像压缩研究年级二零一五姓名裴文浩申请学位级别理学硕士专业物理学指导老师王泽勇二零一八年五月ClassifiedIndex:TG115.28U.D.C:621.791.16SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisSYNTHETICAPERTUREULTRASOUNDIMAGECOMPRESSIONBASEDONSPARSERE

2、PRESEBTATIONGrade:2015Candidate:PeiWenhaoAcademicDegreeAppliedfor:MasterofScienceSpeciality:PhysicsSupervisor:WangZeyongMay.18,2018西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要超声成像无损检测技术不但能够检测出目标物质中是否存在缺陷，而且可以对目标缺陷的大概尺寸和位置进行定量，更利于对缺陷的判定。为获得高分辨率的超声图像，无损检测的研究学者将合成孔径雷达的原理应用于超声成像中，即

3、超声合成孔径聚焦技术（SAFT）。超声合成孔径聚焦技术在一定程度上提高了图像质量，但数据量过于庞大，导致后续算法复杂度提升。本文研究了一种基于改进的MP算法的稀疏压缩方法，在保证图像没有明显失真的情况下，对超声回波信号进行压缩和量化，提高了系统的存储和传输效率。本文首先研究了信号稀疏表示的基本原理以及现阶段比较常用的几种稀疏分解算法。首先分析了超声回波信号的特性，建立Gabor过完备原子库，为减少计算复杂度，根据超声回波的时-频参数的先验信息，在不破坏字典冗余性的前提下，简化过完备原子库。并且，采用了一

4、种基于改进的MP算法将超声回波信号稀疏分解，在一定程度上解决了超声合成孔径技术存在数据量大的问题。最后，通过对模拟的单点缺陷、介于不同深度的多点缺陷和复杂囊肿组织，使用基于改进的MP的稀疏压缩方法对每个探头接收到的超声回波采用不同压缩比进行压缩，最后送入超声成像系统进行最终成像。从结果图中可以看出，重构图像与原始图像基本一致，对比度基本没有差异，恢复效果较好。对误差进行定量分析和横向分辨率分析后可知，仅使用较少的原子对超声回波信号进行重构，结果图中的误差主要来自信号的高频部分，包络部分能够精确恢复，横向

5、分辨率基本与原始图像保持一致。实验结果表明，基于MP的稀疏压缩方法，在保证成像质量的前提下，能够有效对超声回波信号进行压缩，减小系统存储量和提高系统传输效率，为改善超声合成孔径聚焦成像技术存在数据量大的问题提供了一种新的解决思路。关键词：超声合成孔径；Gabor原子库；稀疏分解；信号压缩；西南交通大学硕士研究生学位论文第II页AbstractUltrasoundimagingnon-destructivetestingtechniquecannotonlydetectwhetherthedefectse

6、xistinginthetargetmaterial,butalsoquantifytheapproximatesizeandpositionofthetargetdefect,whichismoreconducivetothedeterminationofdefects.Inordertoobtainhigh-resolutionultrasoundimages,non-destructivetestingresearchershaveappliedtheprincipleofsyntheticape

7、rtureradartoultrasoundimaging,namely,ultrasonicsyntheticaperturefocusing(SAFT).Ultrasoundsyntheticaperturefocusingtechniquewhichimprovestheimagequalitytoacertainextent.However,thedatavolumeistooenormous,whichleadstothecomplexityofsubsequentalgorithms.Int

8、histhesis,asparsecompressionmethodbasedonimprovedMPalgorithmisresearched.Undertheconditionthattheimageisnotobviouslydistorted,theultrasonicechosignaliscompressedandquantized,whichimprovesthestorageandtransmissionefficiency