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超声成像中编码激励方法的研究

作　者: 张香林
导　师: 姚桂锦
学　校: 吉林大学
专　业: 信号与信息处理
关键词: 超声成像编码激励脉冲压缩分辨率探测深度 SNR
分类号: O426.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 126次
引　用: 2次
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内容摘要

在超声成像系统,特别是医学超声成像系统中,图像分辨率和探测深度是评价成像质量的两个重要因素。在传统超声成像中,图像分辨率和探测深度这两个因素互为矛盾,提高图像分辨率就会降低探测深度,反之亦然。为解决这一矛盾,近年来在超声成像系统中逐渐引入了编码激励技术。编码激励技术能够在保证图像分辨率的同时,提高图像的信噪比或探测深度。由于超声成像的时间带宽积(TB)较小,编码激励系统设计和选择也远比传统超声脉冲回波系统复杂,因此编码激励方法在超声成像系统中还有很多值得研究的内容。其中选择合理的编码激励方式和压缩方法,仍然是超声成像编码激励技术研究中的一个热点。本论文主要对采用不同的编码激励方法对超声成像系统图像质量的影响或改善进行了理论研究和数值仿真分析。着重采用线性调频Chirp信号、Barker码和互补Golay码作为发射信号,在接收端采用匹配滤波器进行脉冲压缩的编码激励方法,并把仿真结果与传统单脉冲成像方法进行比较分析,验证了编码激励成像系统相对于传统脉冲回波成像系统,能够提高回波信噪比和增强探测深度。本论文首先介绍了编码激励成像系统的基本原理,分析了采用编码激励技术如何提高超声图像信噪比,并给出了编码激励系统的评价指标。接着详细介绍了线性调频Chirp信号、Barker码和互补Golay码三种发射编码信号及其特点。然后,分别对三种编码激励超声回波系统进行仿真研究,并对仿真结果进行了比较,结果表明,相对于传统脉冲激励,三种编码激励均能在主瓣宽度损失较小的情况下增加信噪比,但都存在不足之处。同时,还分析了超声换能器带宽对不同周期互补Golay编码激励回波的影响,仿真结果表明2周期的互补Golay码更适合带宽受限的超声换能器。最后,本文在超声回波系统中引入Golay-Chirp编码激励,它用Chirp信号调制Golay互补码。该信号既有Chirp信号良好的抗噪能力,又有Golay码自相关优异、码长较长的优点。将该方法与Golay编码激励方法进行比较研究,仿真结果表明,Golay-Chirp编码激励方法能获得更高的信噪比,能更好的抑制噪声对超声回波结果的影响。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-14
  1.1 超声成像技术的发展概况  9-11
  1.2 超声成像系统中编码激励技术  11-12
    1.2.1 编码激励技术的研究目的和意义  11
    1.2.2 编码激励技术的发展现状  11-12
  1.3 本论文的研究内容  12-14
第二章超声成像的理论基础  14-20
  2.1 超声成像的物理基础  14-17
    2.1.1 超声波的传播特性  14
    2.1.2 声强、声压和声阻抗  14-15
    2.1.3 超声波的衰减  15-16
    2.1.4 超声波垂直入射的反射与透射  16-17
  2.2 超声成像技术  17-20
    2.2.1 超声成像技术分类  17-18
    2.2.2 超声脉冲回波成像原理  18-19
    2.2.3 超声换能器  19-20
第三章超声编码激励技术  20-34
  3.1 编码激励技术基本原理  20-22
  3.2 编码激励系统的评价指标  22-23
  3.3 发射编码信号  23-31
    3.3.1 线性调频Chirp信号  23-26
    3.3.2 相位编码信号  26-31
  3.4 脉冲压缩与匹配滤波  31-34
    3.4.1 脉冲压缩技术  31-32
    3.4.2 匹配滤波器  32-34
第四章超声编码激励系统的仿真与分析  34-47
  4.1 仿真模型  34-36
    4.1.1 超声换能器的冲激响应模型  34-35
    4.1.2 声波反射系数  35-36
  4.2 传统脉冲激励系统的仿真  36-37
  4.3 编码激励回波的仿真与分析  37-45
    4.3.1 Chirp编码激励回波的仿真研究  38-41
    4.3.2 Barker编码激励回波的仿真研究  41-43
    4.3.3 补Golay编码激励回波的仿真研究  43-45
  4.4 不同编码激励回波性能比较  45-47
第五章 Golay-Chirp编码激励方法  47-50
  5.1 Golay-Chirp编码信号  47-48
  5.2 仿真结果及分析  48-50
第六章总结与展望  50-52
  6.1 总结  50
  6.2 展望  50-52
参考文献  52-57
致谢  57-58
作者简介  58

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