基于衰减补偿的多分量自适应聚焦束偏移

将自适应聚焦束拓展到弹性介质中,基于弹性格林函数的构建,结合自适应聚焦束的优势,并考虑黏滞性对高斯束的影响,发展基于衰减补偿的多分量自适应聚焦束偏移方法。模型测试验证了本文方法的正确性和适应性。结果表明,新方法能够适应强横向速度变化,压制噪音对成像结果造成的影响,使成像剖面更加干净清晰。

环阵多阵元合成孔径成像F数优化研究

使用环形阵列的超声计算机断层扫描(USCT)在乳腺组织成像和工业无损检测方面展示了显著潜力,但图像重建质量仍面临挑战。该研究提出将F数应用于多阵元合成孔径聚焦成像方法,在环形阵列中实现对目标的自动扫查,并探讨F数对环形阵列合成孔径成像的影响。通过仿真和实验,使用乳腺仿真模型和直径0.3 mm的尼龙丝作为测试对象,设置发射和接收F数为F、F/2、F/4、F/8、F/16进行图像重建,并进行阈值分割处理和半高宽(FWHM)分析。结果显示,较低接收F数能够显著减少靶标畸变并提高成像精度,其重建图像尺寸误差减少了28.3%。对于点目标,低接收F数显著提高了空间分辨率,其中轴向分辨率提升了40%,横向分辨率提升了36.7%。该研究为提升环形阵列USCT成像性能提供了新的思路和方法。

基于被动波束成像的高强度聚焦超声焦点定位

针对高强度聚焦超声治疗中实际焦点偏离引导治疗的几何焦点这一问题,基于被动波束成像原理,将治疗探头与影像探头联合,探讨一种新的焦点定位策略。首先,基于k-Wave声学软件创建了具有多层组织结构的超声传播模型,通过理论仿真探究了不同脂肪、肌肉厚度条件下被动波束成像方法定位焦点的准确性;除此之外,还通过仿体在实验环境下对该方法的有效性进行了初步验证。结果表明,在不同脂肪厚度的仿真模型中,被动波束合成所定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点相差(0.54±0.15)mm和(4.76±0.95)mm。在不同肌肉厚度的仿真模型中,由合成算法定位的焦点和几何焦点在轴向距离上分别与实际焦点相差(0.51±0.26)mm、(4.95±0.47)mm。仿体实验也验证了被动波束成像定位的焦点比几何焦点更接近实际损伤位置。该文从理论仿真和实验两个角度验证了被动波束成像方法在高强度聚焦超声焦点定位中的优越性,可为该方法进一步走向临床应用提供支撑,对提升高强度聚焦超声手术治疗的安全性有推动作用。

基于光声-超声协同的多模成像系统

光声成像兼具声学成像和光学成像两者的优势,在生物医学领域表现出巨大的应用前景。实时成像、多模成像满足了对动态生理过程实时监控的需求,提高了临床诊断准确率,因而是生物医学成像技术发展的重要趋势。本项目拟集成光声-超声技术,在实现光声-超声双模实时成像的基础上,充分挖掘光声-超声两者物理效应的协同机制,解决两者不能独立解决时变复杂声学环境中的成像难题,实现两者不具备的新功能。本项目的研究顺应生物医学成像发展潮流,赋予光声-超声技术新的功能和应用空间,对于增强我国数字诊疗装备的技术竞争力具有积极意义。

基于镜面回波估计的热壁加氢反应器堆焊层缺陷多模式全聚焦成像

热壁加氢反应器长期在高温、高压和氢腐蚀等恶劣工况下运行,其内壁堆焊层的缺陷检测对设备安全至关重要。针对加氢反应器堆焊层的外侧超声检测技术难点,提出了一种基于镜面回波估计的多模式全聚焦成像检测方法。首先,使用镜面回波估计器进行仿真分析得到多模式全聚焦成像区域灵敏度,确定对缺陷敏感的超声路径;然后,获得不同路径下裂纹缺陷的全聚焦成像特征;最后,使用多模式全聚焦成像方法对试块堆焊层表面裂纹缺陷进行检测与定位。仿真及试验结果验证了该方法在内壁裂纹检测及缺陷定位精度上的可靠性,为行业提供了一种更经济高效的检测方案。

基于深度卷积网络的多聚焦图像自动融合方法

不同聚焦状态的图像融合易产生模糊的问题,因此提出基于深度卷积网络的多聚焦图像自动融合方法。首先检测图像的多聚焦区域,利用深度卷积网络选择图像块的大小,以便于后续的图像融合。选取好图像块大小后,通过小波变换进一步确定频子带系数。最后,结合深度卷积网络的自动融合方法,融合不同聚焦状态的图像,得到一幅完整、视觉效果好的融合图像。实验证明,在融合过程中使用深度卷积网络的多聚焦图像自动融合方法可以得到清晰的图像,具有良好的应用效果。

1.5T MRI多参数成像评估HIFU治疗子宫肌瘤疗效及预后判断价值

目的探究1.5T MRI多参数成像评估高强度聚焦超声(HIFU)治疗子宫肌瘤的疗效以及对预后情况的判断价值。方法回顾性分析2016年1月~2021年12月期间,本院收治的子宫肌瘤患者共计102例。根据具体方案的不同将全部研究对象划分为常规HIFU组(n=47)以及1.5T MRI联合评估组(n=55),常规HIFU组接受HIFU法治疗子宫肌瘤,1.5T MRI联合评估组在治疗前接受了1.5T MRI多参数成像评估;比较两组研究对象接受HIFU治疗的主要参数(功率、持续时间、总能量、能效因子、消融率以及完全灭活率);全部研究对象接受治疗前后的T1WI、T2WI信号强度以及表观扩散系数(ADC值)。对上述研究对象进行定期的随访复查,在术后3个月比较两组研究对象的术后吸收率、累计消融率;在术后1年对进行复查,对比肌瘤复发率。结果两组研究对象的接受HIFU治疗后,1.5T MRI联合评估组的HIFU手术功率、总能量、效能因子均低于HIFU组;与此同时,消融率以及完全灭活率均高于HIFU组,差异均存在统计学意义(P<0.05)。随访结果显示,1.5T MRI联合评估组患者的累积消融率显著高于HIFU组(P<0.05);然而两组研究对象术后吸收率以及术后1年的肌瘤复发率差异无统计学意义(P>0.05);全部研究对象治疗前,正常子宫壁增强信号值无明显差异(P>0.05);接受治疗后,T1WI呈现升高趋势、T2WI、ADC呈现降低趋势,差异均存在统计学意义(P<0.05)。结论1.5T MRI多参数成像应用于HIFU治疗子宫肌瘤对于评估手术效果以及3个月后的累计消融率具有较高的应用价值,值得临床工作人员的借鉴应用。

地面与井中观测条件下的微地震干涉逆时定位算法

勘探和开发非常规油气藏已经成为国际油气工业界的新热点.由于这类油藏具有低渗透率的特点,开采过程中往往需要多级压裂形成能够使烃类自由流动的裂隙.通过定位分析压裂过程中诱导的微地震震源能够帮助人们刻画裂缝属性(走向、密度等),评价压裂效果,分析断裂模式,推定震源机制等.微地震定位可以采用波动方程逆时聚焦方法实现.由于微地震数据信噪比低,加之速度模型不准确、稀疏观测等诸多因素使得定位的精度大打折扣.本文将波动方程逆时聚焦定位原理与干涉"成像"原理相结合,探讨多源微地震信号的干涉逆时定位算法,尤其扩展该算法到三维多分量地面、井中以及井地联合观测条件下.通过理论合成数据与实际射孔资料的数值试验,展示了该微地震定位算法的精度优势与抗噪特点,并指出波场聚焦微地震定位方法在实际应用中的制约因素与应对策略.

投影微分法实现多光谱成像仪的自动对焦控制

基于投影微分算法提出了一种应用于多光谱成像仪的自动对焦方法,该方法结合图像处理单元和多个波段的探测器调焦辅助机构来同时实现多个波段的独立自动对焦。首先,根据观测需要对自动对焦窗口进行手动选取,或结合投影微分与目标边缘的对应关系进行对焦窗口的自动选择;然后,将参与自动对焦计算的图像的对焦窗口内的数据做x与y方向投影,对这两个方向投影数组的微分1范数均值求均方根,并将其作为该帧图像的清晰度评价值;最后,结合经典的爬山搜索算法,完成系统的自动对焦过程。实验结果显示,同等条件下投影微分算法与经典的Brenner、能量梯度及Roberts梯度和算法具有同样好的评价效果,能够准确地实现系统的自动对焦,而其算法时间分别仅为这3种算法的0.67、0.33和0.33倍。这些结果表明,投影微分算法具有良好的单峰性与无偏性、较高的灵敏度及很好的实时性,能够满足系统的高精度自动对焦要求。

水平阵聚焦波束形成声图定位算法研究

为解决一些特定情况下需要的近场高精度定位问题提出了聚焦波束形成声图定位法.该方法根据测量区内不同位置对各阵元接收信号进行球面波补偿,获得目标声源的分布.根据声图来给出目标方位,距离进行定位.为了减少计算量,先测量目标方位,然后只对该方位附近小角度进行扫描.利用分频段综合的方法抑制由阵型引起的声干涉.经研究表明,该算法能够给出水下目标声源的二维声图并对近场目标进行高精度定位.

一种改进的多脉冲宽带相关声成像算法

提出了一种多脉冲宽带相关声成像的逐点聚焦算法.分析了多脉冲宽带相关成像的基本理论和直观成像算法,指出了该算法中距离徙动等插值运算对运算量和分辨率有较大影响,在进行相关理论分析的基础上对算法作了相应的改进.实验结果表明,该改进算法是多脉冲宽带相关声成像的有效算法.

基于全自动显微镜的图像新技术研究

针对显微图像分析、识别需要的全自动控制显微镜,研究开发其相应的图像处理算法。提出了能量谱自动聚焦评价函数算法、自适应选取基准图的图像拼接算法、改进Laplacian算子的多层聚焦图像叠合算法等。该算法模块已成功地应用于所开发的CMIAS显微医学图像分析系统中,取得了满意的应用效果。

一种改进的基于方向区域能量的多聚焦图像融合算法

通过分析图像经小波变换后各子带的方向区域特性和比较各种图像融合算法的效果,提出了一种改进的基于方向区域能量选大图像融合算法。对于低频子带系数,采用基于归一化区域梯度加权的融合规则确定低频融合系数;对于高频子带系数,根据其所在高频子带的方向特性,采用基于方向区域能量选大的融合规则,进而确定高频融合系数。实验结果表明:改进方法能够获得具有更丰富的信息量和更高清晰度的融合图像。

对数功率谱离焦深度法在多光谱成像仪的应用

结合多光谱成像仪的成像特点,提出了一种基于对数功率谱的离焦深度自动对焦方法。以CCD相机为图像传感器,通过主控计算机进行调焦控制与图像处理来实现多光谱成像仪的快速自动对焦。首先,将相机探测器依次处于3个等距位置各采集一幅图像,结合三点判位法判断第二幅图片与准确对焦位置的位置关系。然后,以第二幅图片为参考图片,通过对其对数功率谱的相关计算得到准确的对焦位置。最后,将探测器移动到该计算位置,完成自动对焦过程。实验结果表明,系统对焦位置标准差为±0.159 9mm,最大偏差值控制在0.4mm以内,能够较好地满足系统的实时自动对焦要求。该调焦算法只需3幅图片即可完成自动对焦过程,具有调焦迅速,准确度高等特点。

GE3.0T磁共振多b值在子宫肌瘤海扶刀治疗评价中的应用研究

目的本研究通过分析GE 3.0T核磁子宫肌瘤消融前后的信号特点,比较消融前后子宫肌瘤组织灌注分数,探讨多b值在子宫肌瘤海扶刀(HIFU)治疗中的价值。方法多方位观察T1 FSE、T2 Propeller,多b值扩散加权序列,b=0、50、100、150、200、400、800、1000 s/mm2,LAVAFlex增强。测量治疗前后肌瘤中心的ADC_(slow)、ADC_(fast)及F值。结果治疗后肌瘤组ADCslow较治疗前明显增高,而ADC_(fast)及F值较治疗前明显降低,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论利用IVIM的多b值DWI双指数模型,可以在不使用对比剂的情况下对子宫肌瘤的血供情况作出估算,为临床HIFU疗效提供参考。

激光超声的多模式合成孔径聚焦成像仿真分析

针对激光超声体波在检测材料内部缺陷时反射信号弱、信噪比较差的问题,提出了一种基于激光超声的多模式合成孔径聚焦成像方法。通过耦合激光激发超声方向性、干涉仪探测超声方向性、超声波与缺陷作用后声场分布方向性得到声场灵敏度图,再根据声场灵敏度图和不同模式波的传播特性预测不同位置分布缺陷的最佳成像模式波,从而使用多模组合的合成孔径聚焦成像方法对缺陷成像。使用有限元方法对该成像过程进行数值模拟来验证其可行性,成像结果与理论预测一致。采用这一缺陷成像方法可减小盲区,消除伪像,从而提高图像质量。

成像声纳中多波束形成的FPGA工程实现

提出了一种计算方法简单、计算量小、所需存储量小的近场聚焦多波束形成的高速FPGA实现方法,用于成像声纳中高精度、高覆盖、高波束数的多波束形成。本方法基于180阵元均匀半圆阵,通过阵元等效弦的转动,仅采用6组加权系数矢量即可在90°范围内产生540个波束,使存储量降低了两个数量级,从而有效降低对硬件存储资源的要求。该系统工作在270 MHz,通过乒乓操作实现数据不间断的输入/输出,从而提高速度;通过多通道多系数复用乘法器和流水并行技术,仅采用24个乘法器完成了540个波束的实时产生,实现了8 190倍复用。

基于分数阶微分的多尺度多聚焦图像融合

针对多聚焦图像融合问题,借鉴多尺度融合方法对各个尺度的互补信息进行针对性融合.首先,运用L 0梯度最小化的平滑方法将源图像分解为背景层和细节层,然后在背景层的融合中运用分数阶边缘检测掩模保持边缘信息,在细节层中引入分数阶梯度能量算子进行权值分配.实验结果表明,与整数阶梯度能量清晰度算子相比,本文所提出的分数阶梯度能量算子符合人眼视觉感知且更加敏锐.上述融合方法有效避免了融合图像中的伪影和块状效应,更加充分地保留了源图像信息.

基于小波分析的显微视觉景深扩展

光学显微视觉系统的主要特点在于景深短,难以获取反映显微场景的全面信息。为解决该问题,提出基于小波分析的光学显微视觉系统景深扩展策略,分为局部清晰图像获取和多聚焦图像融合两个阶段:首先,以定义的小波系数活性水平为依据,构造了新型清晰度评价函数和聚焦曲线全局极值搜索策略来实现快速自动聚焦、获取局部显微场景信息的目的;然后,为实现多局部聚焦显微图像的融合,设计了小波系数活性水平选择型融合规则来融合获取的多个局部显微场景信息。实验表明,提出方法可有效扩展光学显微镜的景深。

边缘检测和小波变换在多聚焦图像中的应用

根据多聚焦图像的特点,把边缘检测方法和小波变换融合算法结合起来,可以获得同一场景内所有物体都清晰的图像。首先利用高斯—拉普拉斯算子对源图像进行融合,得到边缘清晰的融合图像;接着对源图像进行小波变换,变换后的小波系数融合规则采用选择融合和加权平均融合相结合,经反变换后得到整体清晰的图像;最后将边缘清晰融合图像与小波变换融合图像再一次融合,得到了清晰度增强的融合图像。仿真试验表明,边缘检测和小波变换相结合的融合方法可有效综合多聚焦图像。