超声超分辨平面波成像波束形成的稀疏正则化算法

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1、学校代码10530学号201510121228分类号TB559密级公开硕士学位论文超声超分辨平面波成像波束形成的稀疏正则化算法学位申请人刘佳妹指导教师郭建教授学院名称物理与光电工程学院学科专业电子科学与技术研究方向信号处理与系统分析二○一八年六月十日ASparseRegularizationAlgorithmforBeamformingofUltrasoundSuper-resolutionPlaneWaveImagingCandidateJiameiLiuSupervisorProfessorJianGuoCollegeSchoolofPhysicsandOptoelectr

2、onicEngineeringProgramElectronicScienceandTechnologySpecializationSignalProcessingandSystemDesignDegreeMasterofEngineeringUniversityXiangtanUniversityDateJune10th,2018摘要随着科学技术的进步超声成像技术获得迅速发展，特别是在21世纪电子信息技术发展的帮助力使超声成像技术更新迭代。传统的超声波束形成技术比如已不能满足各种疾病临床诊断的需求，超声平面波成像被大力发展并被应用于剪切波弹性成像，超声多普勒彩色血流成像，脉搏

3、波动态成像，矢量多普勒流场成像等众多方面。平面波成像具有高帧频的特点，但图像质量较差。如何提高成像速度和图像质量而不降低帧频是目前平面波技术的研究热点。本文主要研究时域超声平面波束形成算法。针对目前超声平面波波束形成反问题中编码矩阵过大等问题，本文提出了一种稀疏正则化改进算法。对两种算法之间的差异进行了详细分析。在本文中，超声波平面波成像设置多个阵列元件以相同的脉冲和延迟发射脉冲波，换句话说，在波束形成平面中没有聚焦。这种基于的压缩感知理论只发射和接收一次就能超快速成像技术其图像质量得到了改善。对仿真和仿体两种模型实验中超声图像的分辨率和成像时间进行了量化分析，并比较了两种算法

4、的优缺点。目前国际和国内对如何实现平面波的超分辨成像十分关注，而实现超分辨确定成像系统的点扩散函数十分关键。本文提出一种基于测量的点扩散函数的时域平面波波束形成算法实现超声超分辨。首先通过MATLAB和FieldⅡ仿真实验，测量现有算法在分离距离很近物体上的空间分辨率。接着通过Verasonics系统和三维声场测量系统采集成像系统的点扩散函数和待分离散射子的射频信号，利用平面波波束形成算法重建图像。通过插值处理后的灰度图和图像散射子所在行的幅值（Amplitude）轮廓进行横向分辨率的比较，对比实验结果表明该方法能够分离接近半波长的散射子，实现了超声平面波超分辨成像。关键词：平

5、面波；波束形成；压缩感知；点扩散函数；超分辨；IAbstractAsthedevelopmentofscienceandtechnology,ultrasoundimaginghasdevelopedrapidly,especiallywiththehelpofthedevelopmentofelectronicinformationtechnologyinthe21stcentury,ultrasoundimagingtechnologyhasbeenupdatedanditerated.Traditionalultrasoundbeamformingtechnologyca

6、nnolongermeettheneedsofclinicaldiagnosisofvariousdiseases.Plane-waveultrasoundimaginghasbeenproposedandappliedtoshearwaveelastography,ultrasoundDopplerimaging,imagingofpulsewaves,ultrafastvectorflowimagingandotherimportantaspects.Plane-waveultrasoundimaginghasadvantagessuchashighframeratebut

7、imagequalitywaspoor.Howtoimprovetheimagequalitybutwithoutreducingtheframerateisaresearchhotspotincurrentplanewavetechnology.Thispapermainlyfocusedontimedomainultrasoundplane-wavebeamformingalgorithm.Tosolvetheproblemofexcessivelylargecodingmatrixin