合成孔徑超聲成像信號相位畸變自適應(yīng)校正技術(shù)研究.pdf

1、合成孔徑聚焦技術(shù)(SAFT)是超聲無損檢測研究學(xué)者們將合成孔徑雷達(dá)應(yīng)用于超聲成像中的結(jié)果。超聲波優(yōu)點(diǎn)顯著，穿透力很強(qiáng)，傳播方向良好，不存在明確的衍射，且具有快速且高效的特點(diǎn)，因此受到青睞。但當(dāng)超聲波在非均勻介質(zhì)中傳播時，各處速度產(chǎn)生的差異將引入波前誤差，材料內(nèi)部的精細(xì)結(jié)構(gòu)顆粒會產(chǎn)生反射雜波，使得接收信號中攜帶噪聲，且傳播過程中會發(fā)生聲波衰減，材料表面起伏（即不平整）及衍射這一系列因素會造成超聲圖像攜帶相位畸變，因而圖像分辨率低。為解決相

2、位畸變問題進(jìn)而提高圖像分辨率，本文將研究超聲信號中的相位畸變并校正。
　　首先，本文介紹了四種超聲合成聚焦成像方式及其各自優(yōu)缺點(diǎn)，從中選擇采用合成聚焦方法。同時，利用波達(dá)方向窗函數(shù)消弱超聲波方向角對超聲信號的影響，從而達(dá)到優(yōu)化成像結(jié)果的目的。
　　然后，詳細(xì)論述超聲合成聚焦信號中相位畸變的產(chǎn)生，分析其特性、建立數(shù)學(xué)模型并利用計(jì)算機(jī)模擬相位屏。常見的相位畸變校正方法是基于互相關(guān)系數(shù)的，根據(jù)傳統(tǒng)的鄰近互相關(guān)相位校正方法可衍生出自

3、適應(yīng)的互相關(guān)相位校正方法，本文研究一種利用解決優(yōu)化問題的函數(shù)argmax的改進(jìn)的自適應(yīng)互相關(guān)相位校正方法。
　　最后，利用計(jì)算機(jī)仿真不同的缺陷點(diǎn)和醫(yī)學(xué)囊腫組織并加入相位屏，采用自適應(yīng)及改進(jìn)的自適應(yīng)鄰近互相關(guān)相位畸變校正方法處理含有相位差的仿真數(shù)據(jù)，利用合成孔徑超聲成像方式成像。對于單點(diǎn)和兩點(diǎn)仿真結(jié)果，相位校正后的圖像分辨率比校正前的有在2.5％～10.9％范圍內(nèi)不同程度提高;對于多點(diǎn)仿真結(jié)果，改進(jìn)的自適應(yīng)校正圖像比自適應(yīng)相位校正圖

4、像比校正前的圖像峰值信噪比提高了11.1％;對于囊腫組織仿真結(jié)果，相位校正后的圖像對比度噪聲比值比加相差的有在23.9％～52.7％范圍內(nèi)不同程度提高，由此證明自適應(yīng)方法對于相位差校正的可行性和有效性。
　　此外，利用Multi2000超聲實(shí)驗(yàn)平臺采集實(shí)際數(shù)據(jù)，獲得攜帶相位畸變的信號，同樣地，利用自適應(yīng)及改進(jìn)的自適應(yīng)鄰近互相關(guān)相位畸變校正方法對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，取得合成孔徑聚焦超聲圖像。對于單點(diǎn)和多點(diǎn)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，相位校正后的圖像分辨