超聲CT成像正演和反演算法研究.pdf

1、當(dāng)下無論是在工業(yè)探傷檢測(cè)還是醫(yī)學(xué)成像等的眾多領(lǐng)域中，超聲成像技術(shù)均充當(dāng)了一個(gè)極為重要的角色。然而，目前的商業(yè)化的二維超聲系統(tǒng)都是基于簡(jiǎn)化近似的方法來描述超聲場(chǎng)的，這直接導(dǎo)致分辨率遠(yuǎn)低于理論上可達(dá)水平。與之不同的是超聲CT成像的圖像完全可以實(shí)現(xiàn)定量地真實(shí)地還原出包括在物體內(nèi)的聲速傳播和衰減系數(shù)等聲學(xué)特性?？墒牵旵T在算法構(gòu)造中會(huì)存在計(jì)算量大及解的不適定等問題;所以，如何構(gòu)建和提出一套完整和切實(shí)可行的超聲CT成像系統(tǒng)也正是當(dāng)下聲學(xué)界研究

2、的重點(diǎn)和難點(diǎn)。
　　本論文在我們前期工作的基礎(chǔ)上，力求提出基于非線性逆散射的二維超聲圖像重建方法，突破衍射限制，實(shí)現(xiàn)超分辨成像。
　　首先，本文回顧了超聲CT成像的研究背景、研究現(xiàn)狀、發(fā)展歷程和當(dāng)前常用的一般方法，之后本文從超聲成像最為基本的波動(dòng)方程出發(fā)，基于波動(dòng)方程構(gòu)造出合理的正演算法和反演算法的基礎(chǔ)模型和積分方程。
　　其次，本文正演算法力圖通過引入一個(gè)全新的非線性預(yù)處理器。該預(yù)處理器，連同穩(wěn)定的雙共軛梯度-快速傅

3、立葉算法、擴(kuò)展波恩近似算法實(shí)現(xiàn)正演成像;最終達(dá)到在保持同等計(jì)算精度條件下并極大地壓縮計(jì)算時(shí)間。本文反演算法通過引入擴(kuò)展對(duì)比源算法，通過這種處理方式合理避免解的不適定等問題;同時(shí)迭代過程中不需要調(diào)用正演部分的結(jié)果，該過程會(huì)極大減少計(jì)算的次數(shù)和減少需要處理的數(shù)據(jù)量，進(jìn)而起到算法上魯棒性的同時(shí)達(dá)到加速的目的。
　　最后，正反演算法的組合成為一套完整的超聲CT成像系統(tǒng)，文中通過若干實(shí)例檢驗(yàn)該套系統(tǒng)可以達(dá)到超分辨快速成像;同時(shí)對(duì)于人體成像方