生物组织的超声频率特性及成像算法研究

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文生物组织的超声频率特性及成像算法研究硕士研究生：巩雪指导教师：康维新教授学科、专业：电子科学与技术论文主审人：席志红教授哈尔滨工程大学2018年3月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文生物组织的超声频率特性及成像算法研究硕士研究生：巩雪指导教师：康维新教授学位级别：工学硕士学科、专业：电子科学与技术所在单位：信息与通信工程学院论文提交日期：2018年1月10日论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertationf

2、ortheDegreeofM.EngResearchonUltrasoundFrequencyCharacteristicsandImagingAlgorithmsofBiologicalTissueCandidate:GongXueSupervisor:Prof.KangWeixinAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:ElectronicScienceandTechnologyDateofSubmission:Jan,2017DateofOralExaminati

3、on:Mar,2018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识产权

4、的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签字）：导师（签字）：日期

5、：年月日年月日生物组织的超声频率特性及成像算法研究摘要医学诊断根据超声波在人体的传播过程中与组织的相互作用，从接收信号中提取能够反映组织状况的信息，并以图像等形式直观的显示出来，从而达到诊断的目的。超声诊断涉及到的软硬件系统和技术理论相当繁多，包括信号处理分析、成像算法、缺陷分析等技术，其中信号处理分析和成像技术是提高超声诊断质量的关键。超声频域分析可以获取多于常规检验的有用信息：编码激励、波束形成技术是提高成像质量的有效方法。为了从信号中提取更多的组织信息，改善超声成像的质量，提高超声诊断的准确性，本文从超声频率特性分析和成像算法两方

6、面进行研究。针对超声信号的频率特性分析问题，首先根据超声透射法在组织中的传播机理，超声衰减与组织特性及频率的关系，构建超声传输衰减模型，并进行仿真计算，结果表明该模型符合组织中超声衰减的实测值范围，可以应用于组织特性的理论分析；其次，利用生物组织对超声频率的依赖性衰减，建立超声频率特性分析系统；最后，通过仿真实验表明，基于衰减模型的超声频率特性分析，对不同组织的可辨识度较高，通过波形和频率分布可以判断组织的厚度及类型等，为超声诊断提供了新的依据和方法。在医学成像系统中，分辨率、对比度以及信噪比是衡量超声成像质量的重要指标。在传统脉冲成像

7、中，分辨率和对比度是难以调和的矛盾，而编码激励可以很好地处理这对矛盾。针对超声成像质量的改善问题，本文采用如下方法：首先，提出一种基于预失真处理的编码激励成像算法。该算法一方面补偿超声探头对发射信号的影响，使得回波的带宽不局限于探头，提高超声成像的分辨率；另一方面采用复合调制的Chirp-Barker编码信号，改善成像系统的信噪比，在确保成像对比度的情况下提高超声成像的分辨率。其次，提出基于前后向特征空间的最小方差波束形成与相干系数融合的超声成像算法。该算法通过自适应波束形成实现回波数据的动态加权值计算，提高超声成像的分辨率；同时引入稳

8、健算法和相干系数法，改善了传统自适应波束形成中稳健性和对比度不足的问题。通过仿真成像结果表明，该算法的成像分辨率、对比度都优于现有的算法。最后，将编码激励技术与自适应波束形成算法相结合，提出基于预失真编码激