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超声断层成像重建方法研究

作　者: 吴国瑶
导　师: 马立勇
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 超声断层成像重建算法非子采样Contourlet变换图像融合
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 39次
引　用: 1次
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内容摘要

超声断层成像具有超声非侵入、无辐射、实时性好和低成本的优点,以断层成像的方式进行扫描,在乳腺癌等疾病的早期诊断方面具有广泛的应用前景。本文围绕超声断层重建方法开展研究工作。本文首先进行了超声断层成像的仿真计算。根据超声断层成像的原理,建立了反映声速场和密度场特性的脂肪、软组织以及肿瘤等组织的模型。按照超声断层成像的工作方式,针对该组织模型模拟了超声换能器发送与接收到的超声信号,并根据图像重建中不同参数的特点进行了初步的数据处理。其次,对超声断层成像的重建算法进行了对比分析。文中在介绍了滤波反投影和代数迭代重建两种透射重建算法,以及经典反射断层成像和椭圆反投影两种反射重建算法的基础上,对这些算法进行了分析和比较。利用仿真数据进行的重建实验结果验证了分析结论。针对透射迭代算法重建速度慢的问题,实现了基于图形处理器(GPU)的重建算法加速。最后,采用基于非子采样Contourlet变换的融合算法对透射重建图像和反射重建图像进行了融合。透射重建图像能够较好地反映组织内部的声场特征,反射重建图像则具有良好的组织边界信息。使用K均值聚类算法对反射重建图像进行分割,获得相应的组织边界区域,再使用非子采样Contourlet变换对透射图像和反射图像进行多尺度分解,在低通子带中采用反射重建图像的组织边界区域替代透射图像的相应区域进行融合。该融合方法的结果与几种常用融合算法的结果,采用多个客观评价指标进行了评价,结果表明该方法优于其他算法。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-8
第1章绪论  8-14
  1.1 研究背景和研究意义  8-9
  1.2 国外研究水平与现状  9-12
  1.3 论文主要内容及文章结构  12-14
第2章超声断层成像的原理与仿真  14-21
  2.1 超声断层成像原理  14-15
  2.2 超声断层成像仿真  15-17
  2.3 透射与反射数据处理  17-20
    2.3.1 透射数据处理  17-19
    2.3.2 反射数据处理  19-20
  2.4 本章小结  20-21
第3章超声断层成像算法的分析与实现  21-40
  3.1 透射重建算法  21-29
    3.1.1 滤波反投影算法  21-26
    3.1.2 代数重建算法  26-29
  3.2 反射重建算法  29-33
    3.2.1 经典的反射断层成像算法  29-31
    3.2.2 椭圆反投影重建算法  31-33
  3.3 重建算法的理论分析与实验  33-36
    3.3.1 重建算法理论分析  33-35
    3.3.2 实验结果分析  35-36
  3.4 迭代算法的GPU 加速  36-39
    3.4.1 GPU 简介  37-38
    3.4.2 GPU 加速重建  38-39
  3.5 本章小结  39-40
第4章超声断层成像的图像融合  40-55
  4.1 图像融合  40-42
  4.2 基于非子采样 Contourlet 变换的融合方法  42-48
    4.2.1 融合框架设计  44-45
    4.2.2 图像分割算法  45-47
    4.2.3 融合规则  47-48
  4.3 融合客观评价标准  48-51
    4.3.1 信息熵  48
    4.3.2 图像融合质量指标  48-49
    4.3.3 客观图像融合性能  49-51
  4.4 实验结果及分析  51-54
  4.5 本章小结  54-55
结论  55-56
参考文献  56-60
攻读硕士学位期间发表的学术论文  60-62
致谢  62

超声断层成像重建方法研究

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