基于压缩感知的超声成像系统初探

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4、y[Ming-QianLi]ADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterofComputerTechnologyNationalSpaceScienceCenterUniversityofChineseAcademyofSciencesApril,2016摘要摘要超声波因其能量集中、指向性好、非电离辐射、经济、安全等特点，被广泛运用于工业探伤、水下探测及医疗诊断等领域。随着时代的发展，人

5、们对成像分辨率的要求也越来越高。但是在传统的超声成像体系中，其分辨率取决于发射阵列孔径。即有效孔径越大，其成像的分辨率就越高。但是在实际情况中，阵列孔径不可能无限大，孔径的增加不仅会对制造工艺提出更高的要求，会使得应用场景受到限制，同时还会产生更多的信号通道对数据处理带来极大压力。本文提出一种基于压缩感知的超声成像方法，在欠采样的基础上重建目标的分辨率远高于传统超声相控阵成像系统。对于空域稀疏的目标场景，该方法结合压缩感知理论，以辐射/散射声场计算模型以及点散射体模型为先验知识，能够将成像问题转化为目标场景的重构问题，从而提高成像分辨率。之后，用本文方法实现了超声透射成像

6、实验，精确重构一维目标场景信息，验证了该方法的正确性与可行性。在数值仿真中，提出压缩互补测量方法来提高系统成像分辨率。之后在与相同阵列孔径的传统相控阵成像系统进行比较，本文系统拥有更高的成像分辨率。在30mm深度时，本文系统成像分辨率约为传统相控阵方法的12倍。关键词：超声成像压缩感知辐射声场稀疏场景高分辨率IAbstractAbstractUltrasoundiswidelyusedinindustrialinspection,underwaterdetectionandmedicaldiagnosisfieldduetoitsindividualcharacteris

7、ticssuchasenergyconcentration,goodpointing,non-ionizingradiation,economicfriendly,safeandsoon.Astimegoesby,people’srequirementsfortheimagingresolutionareincreasing.Butinthetraditionalultrasonicimagingsystem,theresolutiondependsontheemitterarrayaperture.Thatis,thelar