層狀介質(zhì)中波的傳播特性及超聲彈性波成像分析.pdf

1、本文主要從基礎(chǔ)理論和實(shí)驗(yàn)兩方面對(duì)彈性波和電磁波在周期介質(zhì)中的傳播,以及超聲成像進(jìn)行了研究。基礎(chǔ)理論研究包含了彈性波同聲子晶體相互作用、電磁波同光子晶體相互作用以及聲子晶體和光子晶體之間的聯(lián)系等;實(shí)驗(yàn)研究主要包含了超聲逆散射成像分析,其中包括正則參數(shù)選擇、圖像降噪、超聲心動(dòng)圖的光流法斑點(diǎn)跟蹤等。主要內(nèi)容和創(chuàng)新點(diǎn)有:
　?、僦赋隽藦椥圆ㄍ矬w相互作用可以視為彈性波同層狀介質(zhì)相互作用。一般的層狀介質(zhì)有周期介質(zhì)和非周期介質(zhì),包括多層膜和

2、人體組織等。典型的周期介質(zhì)有聲子晶體、光子晶體。多層膜是常見的層狀介質(zhì)之一,而人體組織則是最復(fù)雜的層狀介質(zhì)。
　?、诟鶕?jù)聲子晶體的研究發(fā)現(xiàn),改變薄膜厚度和周期就可以改變材料的機(jī)械性能或光電性質(zhì)。指出了由于病變等原因,生物組織的膜厚和周期會(huì)發(fā)生變化,而這種變化可能對(duì)病理分析提供有益的啟示。
　?、壑赋隽寺曌油镔|(zhì)相互作用可以等效為光子在不同聲阻抗形成的“勢(shì)場(chǎng)”中運(yùn)動(dòng),當(dāng)聲子在周期聲阻抗變化的“勢(shì)場(chǎng)”中運(yùn)動(dòng)時(shí)頻率會(huì)分裂成帶。討論

3、了彈性波與聲子晶體相互作用的一般問題,比如,研究方法、帶隙形成機(jī)制、缺陷態(tài)及其應(yīng)用等;然后,對(duì)一維聲子晶體傳播特性進(jìn)行了分析,特別是利用轉(zhuǎn)移矩陣方法對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及帶結(jié)構(gòu)進(jìn)行了討論。同樣,電磁波(光子)同光子晶體相互作用時(shí)也具有相同的性質(zhì)。
　?、馨巡▌?dòng)方程簡(jiǎn)化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Mathieu方程,采用攝動(dòng)法對(duì)Mathieu標(biāo)準(zhǔn)的方程求近似解。獲得了電磁波在特定聲子晶體中的傳播的一、二階不穩(wěn)定區(qū)(禁帶)的寬度。
　　⑤從彈性波和電

4、磁波的物理性質(zhì)出發(fā),討論了聲子晶體和光子晶體之間的聯(lián)系。指出了可用聲學(xué)方法構(gòu)造一個(gè)密度呈周期變化的聲子晶體,當(dāng)一束電磁波同它相互作用時(shí),聲子晶體就轉(zhuǎn)變?yōu)楣庾泳w。
　　⑥彈性波與物質(zhì)相互作用可用Helmholtz方程來(lái)描寫。齊次和非齊次Helmholtz方程描述了彈性波在均勻和非均勻介質(zhì)中的傳播行為。利用正則化方法把病態(tài)問題化為良態(tài)問題;指出了正則化方法的核心問題之一是如何確定正則化參數(shù)。
　?、週anczos混合法是求解大

5、規(guī)模逆問題的一個(gè)有效方法。但是Lanczos的半收斂性是一個(gè)難題。本文利用了現(xiàn)代譜估計(jì)中的Burg法求噪音殘量功率譜,并將它同K?S判據(jù)相結(jié)合,提出了一種求最佳正則參數(shù)的新方法:歸一化累積Burg功率譜法(即NCB法)。利用這個(gè)方法很容易得到大規(guī)模反卷積病態(tài)問題的穩(wěn)態(tài)解。并在超聲波逆散射成像、圖像降噪等應(yīng)用中獲得了好的結(jié)果。
　　⑧利用魯棒性光流法分析了超聲心動(dòng)圖的心肌運(yùn)動(dòng)與變形。超聲波圖像散斑運(yùn)動(dòng)和視頻計(jì)算已成為計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域里