检索结果-南通市图书馆

作者：陈楚桥云南大学

学位级别：硕士

流程工业的先进程度取决于底层控制回路的性能,那些性能较差的控制回路会长期紊乱生产过程,破坏系统的稳定性。其中振荡现象是控制器性能下降的显著形式,因此亟需配套可靠的振荡监控机制以保障过程的安全稳定运行。然而,工业过程数据在... 详细信息

流程工业的先进程度取决于底层控制回路的性能,那些性能较差的控制回路会长期紊乱生产过程,破坏系统的稳定性。其中振荡现象是控制器性能下降的显著形式,因此亟需配套可靠的振荡监控机制以保障过程的安全稳定运行。然而,工业过程数据在采集过程中易受随机噪声、外部扰动等干扰,表现出较低的信噪比特征,不利于后续的振荡检测和诊断等工作。鉴于此,本文针对工业控制过程振荡数据伪迹多、噪声强的特点,以现代时频分解与通用去噪技术为理论基础,提出两种高质量的过程数据伪迹消除方法。本文方法可为后续的振荡检测与诊断工作提供可靠的数据源,同时可以推动去噪技术在相关领域的发展与应用。本文的工作如下:1.针对集合经验模态分解(Ensemble empirical mode decomposition,EEMD)-典型相关分析(Canonical correlation analysis,CCA)算法在实际应用中常表现出去噪鲁棒性差、振荡特征信息丢失的问题,本文提出一种将自适应噪声完备集合经验模态分解(Complete ensemble empirical mode decomposition with adaptive noise,CEEMDAN)与去趋势波动分析(Detrended fluctuation analysis,DFA)、CCA相结合的新型去噪技术,即CEEMDAN-DFA-CCA。该方法首先采用比EEMD更稳定的先进版本CEEMDAN得到固有模态函数集(Intrinsic mode functions,IMFs),用于改善EEMD分解鲁棒性差的问题;然后利用DFA预先保存振荡特征(信息主导IMF),隔离其他噪声伪迹(噪声主导IMF),进一步提高重构数据的质量;最后运用CCA提取出噪声主导IMF中的振荡信息,所得结果与信息主导IMF累加得到去噪后的振荡数据。通过横向对比多种先进去噪算法的结果表明:所提方法在多种应用场景下均能保持最好的去趋势和去噪效果,更本征地保留了过程数据中的振荡特征。2.CEEMDAN-DFA-CCA方法的重建性能易受CEEMDAN分解效果及CCA经验阈值的影响,在处理具有复杂特性的过程数据时,不恰当的分解参数(如噪声幅度、集合次数)和经验阈值都会使重建结果引入额外噪声或虚假分量。针对该问题,本文采用自适应Savitzky-Golay滤波器(ASGF)进行滤波平滑处理,消除过程数据中由非振荡成分引起的重构偏差,同时提出一种先进去噪方案,即CEEMDANDFA-ASGF。该方法不仅解决了滤波器参数寻优问题,提高方法的去噪性能,而且很大程度上抑制了重建信号中的虚假分量和额外噪声问题,使得重构波形轮廓更平滑。本文立足于解决工业过程振荡检测与诊断领域所涉及的信号预处理问题,旨在促进全新的过程监测方案诞生。实验结果证明:本文所提方法是一种适用于过程数据的高质量伪迹消除方法,可为后续的振荡检测与诊断工作打下坚实基础。

关键词：工业过程振荡数据去噪自适应噪声完备集合经验模态分解典型相关分析去趋势波动分析自适应Savitzky-Golay滤波

基于伽马混合模型B超图像聚类配准的颈动脉管壁搏动位移干扰抑制

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于伽马混合模型B超图像聚类配准的颈动脉管壁搏动位移干扰抑制

作者：魏倩云南大学

学位级别：硕士

当今社会的生活中,中老年人因病离世最高的病症是心脑血管疾病,动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)“功不可没”,是其形成之路的助推者,即使年轻健壮者也难逃该病魔的追赶。早期预防已成为科研人员研究的热点。最新的病理学研究成果表明... 详细信息

当今社会的生活中,中老年人因病离世最高的病症是心脑血管疾病,动脉粥样硬化(Atherosclerosis,AS)“功不可没”,是其形成之路的助推者,即使年轻健壮者也难逃该病魔的追赶。早期预防已成为科研人员研究的热点。最新的病理学研究成果表明,在患心脑血管疾病前期,颈动脉(Carotid Artery,CA)管壁的厚度增加,弹性降低,从而使其搏动位移出现明显减小的状况,颈动脉管壁的搏动位移以及管腔直径的变化便成为衡量AS危险程度的重要指标。研究出一种能准确检测颈动脉管壁搏动位移的方法对防止心脑血管病情的进一步恶化具有重要的指导性意义。但医者检查时手持探头无意识的抖动和被采集者秉持呼吸不当使得采用该检测结果的B超图像提取的管壁搏动位移已无法表征真实情况下的管壁搏动位移,因此,研究出能够抑制超声检查时外界干扰的影响是准确提取管壁搏动状态位移数据曲线的关键前提。伽马混合模型B超图像聚类(Ultrasound Images Clustering with Gamma Mixture Model,UICG)的颈动脉管壁搏动位移干扰抑制是有效解决外界干扰抑制的算法。首先,将颈动脉B超图像序列以伽马混合模型完成聚类;其次,外界干扰曲线是通过聚类的远距组织的偏移数据获取的;最后,抑制聚类图像序列的外界干扰,采用散斑跟踪法提取管壁搏动状态位移数据。为了验证UICG法的有效性,本文开展了仿真实验与实测实验,并将所得结果与基于主轴质心与互信息相结合的配准算法(Position Weighted Principal Axis and Centroid Method Combined with Mutual Information,PCMI)法作比较。10组仿真结果表明,相比主轴质心与互信息相结合的传统配准算法,X、Y和旋转方向上的UICG估计干扰的归一化均方根误差(Normalized Root Mean Square Error,NRMSE)均值分别减小了36%、38%和32%,管壁搏动位移估计的NRMSE均值减小了37%。10名健康受试者颈动脉的实测实验进一步证明了UICG法的有效性。综上,UICG法能有效抑制干扰,提升CA管壁运动状态位移数据曲线的准确度。

关键词：图像聚类混合模型颈动脉管壁位移干扰抑制

基于NSST和区域融合最优理论的医学图像融合研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于NSST和区域融合最优理论的医学图像融合研究

作者：张林发云南大学

学位级别：硕士

由于成像机理的不同,单一模态医学图像不能完整、准确、清晰地反应组织或血管病理信息,无法满足临床实践需求。而医学图像融合技术将不同模态图像的互补信息进行联合得到融合图像,能够避免单一维度病理信息带来的局限性。该技术不仅能... 详细信息

由于成像机理的不同,单一模态医学图像不能完整、准确、清晰地反应组织或血管病理信息,无法满足临床实践需求。而医学图像融合技术将不同模态图像的互补信息进行联合得到融合图像,能够避免单一维度病理信息带来的局限性。该技术不仅能够提高疾病诊断效率和精度,而且能降低患者图像数据库存储压力。为了提高像素级融合方法的泛化能力和图像融合质量,本文主要工作如下:1)针对基于多尺度分解工具的融合方法中细节信息丢失和能量失真的问题,提出一种对细节提取和能量保存问题进行分别解决的MRI-SPECT融合方法。该方法基于直觉模糊集理论和非下采样剪切波变换,具体过程为对于低频子带融合提出区域能量和方向能量模糊熵进行联合的方法,对于高频子带融合提出一种基于图像亮度信息和直觉模糊集融合策略。为了实现能量保存,提出一种通过构造柯西函数来进行图像亮度增强方法。实验结果表明,该方法可以较好地解决融合过程信息失真的问题;2)传统融合方法通过数学工具获取图像特征来设计融合策略容易造成方法泛化能力弱的问题,为了避免这一问题,提出一种基于非线性预测的MRI-PET融合方法。该方法首先提出了源图像的对称区和非对称区的概念,并使用Chan-Vese模型进行划分。然后在对称区融合中,通过基于构建的数据集来使用BP神经网络进行非线性预测,非对称区采用非此即彼的融合策略。最后联合对称区和非对称区结果得到融合图像。实验结果表明,该方法在同类光谱特征图像块融合中效果较好且稳定;3)针对传统融合思路融合造成光谱信息和空间轮廓信息失真的问题,提出区域融合最优理论,该理论将图像融合方法设计思路从整体转变为局部,注重若干种融合方法效果的协同性。为了验证该理论的可行性和先进性,提出一种针对MRI-PET的融合方法。该方法首先划分对称区和非对称区。然后在对称区融合中使用区域融合最优理论。在非对称区融合中提出了一种图像处理思路用于提升方法的信息提取能力,该思路创新性地提出降低非对称区的亮度以提高对称区的融合质量。最后联合对称区和非对称区的融合结果。实验结果表明,该方法所得到的融合图像不仅结构轮廓更加清晰,而且光谱信息和源图像更为一致。

关键词：医学图像融合 NSST 对称区 Chan-Vese模型区域融合最优理论

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

改进集合经验模态分解理论及其应用的研究

改进集合经验模态分解理论及其应用的研究

作者：刘淞华云南大学

学位级别：硕士

多数实际工程中的信号具备非平稳、非线性等过程特征,使用传统短时傅里叶变换(Short-Time FT,STFT)、小波变换、Wigner-Ville分布(Wigner-Ville distribution,WVD)等方法并不能有效提取特征信息。而经验模态分解(Empirical Mode Decompo... 详细信息

多数实际工程中的信号具备非平稳、非线性等过程特征,使用传统短时傅里叶变换(Short-Time FT,STFT)、小波变换、Wigner-Ville分布(Wigner-Ville distribution,WVD)等方法并不能有效提取特征信息。而经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)方法自提出以来,已验证处理非平稳、非线性过程信号的有效性,因此该方法在实际工程中被广泛应用,被认为是自傅里叶变换以来信号处理领域的重大突破。但EMD存在分解局限性、模态混叠、模态分裂等问题,使分解得到的固有模态函数(Intrinsic mode functions,IMFs)失去实际物理意义。集合经验模态分解EEMD(Ensemble EMD,EEMD)通过向待分解信号中添加高斯白噪声,以填充信号中的高频间歇,从而有效抑制了EMD的模态混叠问题。然而,EEMD无法抑制模态分裂问题,且性能受辅助噪声幅值的影响,使得该方法的综合分解性能、自适应性较差。鉴于此,本文对EMD系列方法进行系统研究,重点针对EEMD存在的问题进行优化,以提升噪声辅助EMD系列方法的综合分解性能。取得的主要研究成果为:(1)提出中值互补集合经验模态分解(Median complementary EEMD,MCEEMD)算法。该算法借鉴互补集合经验模态分解(Complementary EEMD,CEEMD)抑制残留噪声幅值的思想,即通过添加互补噪声以提高方法的分解完备性。并且在算法集合过程中,MCEEMD将中值算子与平均算子巧妙结合,利用两种算子各自优势,使方法具备抑制模态分裂、模态混叠能力的同时,兼备良好的分解完备性,从而达到提升方法综合性能目的。为验证方法的有效性,本文使用概率理论设计了一套模态分裂量化模型,在有效量化方法模态分裂现象的同时,量化了中值算子在CEEMD中抑制模态分裂、模态混叠的有效性,为MCEEMD方法提供理论支撑。该量化模型在一定程度上丰富了EMD系列方法的理论基础,并且本文使用概率理论证明了所提模型的合理性。最后,本文使用三种类型仿真信号验证了所提方法的普遍性、鲁棒性,并且使用实际机械故障振动信号、人体颈动脉血流信号进行处理分析,进一步验证了所提方法良好的分解性能,说明所提方法具备一定的实际应用价值和可推广性。(2)针对EEMD的辅助噪声参数整定问题,提出一种新的自适应整定方法。本文首次综述现有EEMD的辅助噪声自适应整定方法,并依据方法的技术路线将它们分为三大类:基于概率理论的方法、基于评价指标的方法以及基于优化算法的方法。基于对现有方法的研究,本文提出一种自适应噪声整定方法,该方法核心是设计了一套量化模态分裂与模态混叠的评价指标,通过遍历辅助噪声幅值计算评价指标,选择最小的评价指标所对应的辅助噪声幅值作为最优值。该方法整定的噪声幅值可使EEMD有效抑制模态混叠问题,增强了算法的自适应性;最后通过大量仿真实验与实际案例验证了所提方法的有效性。基于此,本文建议将该算法作为EEMD的标准形式。本文旨在弥补EMD方法的理论基础,提升EMD系列方法综合分解性能,所提MCEEMD与EEMD辅助噪声自适应整定算法或将为诸多信号处理相关领域带来新的启示与分析工具。

关键词：经验模态分解集合经验模态分解模态混叠模态分裂自适应整定辅助噪声幅值

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

便携式超声乳腺癌辅助筛查系统的设计与实现

便携式超声乳腺癌辅助筛查系统的设计与实现

作者：王致诚云南大学

学位级别：硕士

乳腺癌已经成为女性癌症发病率之首,在罹患乳腺癌的早期发现并加以治疗,可以显著降低死亡率。超声因其具有无创性、无辐射性、穿透深度、检测费用相对便宜等优势,成为乳腺癌的首选检测方法。而传统超声检测设备由于其价格昂贵,并且设备... 详细信息

乳腺癌已经成为女性癌症发病率之首,在罹患乳腺癌的早期发现并加以治疗,可以显著降低死亡率。超声因其具有无创性、无辐射性、穿透深度、检测费用相对便宜等优势,成为乳腺癌的首选检测方法。而传统超声检测设备由于其价格昂贵,并且设备体积庞大,运输困难,因此只能在固定的地方使用,应用场景受限,并且只能简单地生成被测部位的图像,后续的病情还需要专业医生的诊断,不便于偏远、贫困地区使用。超声检测根据其诊断方式不同又可分为人工诊断和计算机辅助诊断,人工诊断具有一定的主观性,往往很依赖于医生的临床经验。现有计算机辅助诊断仍处于实验室理论阶段,没有结合超声设备、移动设备等进行应用。无论是人工诊断还是计算机辅助诊断,现有的技术都是根据B超图像进行判断,低质量的B超图像会导致图像模糊、边界丢失,严重影响诊断的准确率。针对以上问题,本文设计了一种便携式超声乳腺癌辅助诊断系统,由前端的Clarius无线探头、移动终端,以及后端的云服务器组成。首先由便携式超声探头采集射频(Radio Frequency,RF)数据,通过无线网络传输至手机等移动终端。其次,在移动终端上将获取到的RF数据生成B超图像,通过图像分割算法对图像进行肿瘤边界的精确分割,并可以手动调整分割区域。最后,将分割出的肿瘤区域内的RF数据传输至云服务器上,使用RF数据通过分类器将良、恶性肿瘤进行分类,最终诊断结果返回至移动终端,实现计算机辅助诊断。主要研究内容如下:1、基于波兰科学院基础技术研究所构建的乳腺超声公开数据库(Open Access Series of Breast Ultrasonic Data,OASBUD),使用基于最大类间方差(OTSU)的活动轮廓(snake)模型对乳腺癌B超图像进行分割,分割准确率达到98%,与医生标定的分割结果相似。2、基于OASBUD数据库,提出使用乳腺癌RF数据的熵、纵横比、似圆度、平均标准径向长度这四个特征参数进行分类,使用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器,分类准确率达到82%,对乳腺癌良、恶性肿瘤具有较好的分类效果。3、使用C++语言通过Qt-creator集成开发环境开发出一套乳腺癌辅助诊断系统,该系统调用Java、MATLAB、Open CV等程序接口,将上述算法部署到移动终端,生成可供电脑直接执行的.exe文件以及可供手机安装的.apk文件,能够可视化的显示出肿瘤区域以及良、恶性诊断结果。本文设计的系统实现了乳腺癌的便捷、准确的诊断,不仅携带方便、操作简单、稳定性高、抗干扰能力强,并且将乳腺病灶区域以及诊断结果可视化,提供诊断报告单,便于非专业人士对病情做出直观的判断。同时也提供了临床上常用的一些诊断特征参数,也便于专业医生做进一步的判断,有望于增加偏远地区的乳腺癌筛查次数和准确率,降低乳腺癌的死亡率。

关键词： Clarius便携式超声超声射频数据乳腺癌筛查计算机辅助系统

子样本位移估计的人体颈动脉局域脉搏波速检测

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

子样本位移估计的人体颈动脉局域脉搏波速检测

作者：顾鸥杨云南大学

学位级别：硕士

颈动脉作为沟通心脑的桥梁,一旦发生硬化便会影响脑组织的供血。患者在患病初期只会出现头晕这类的轻度症状,此时如果不加以治疗则极有可能诱发缺血性脑卒中等脑血管疾病,所以颈动脉硬化的早期诊断和预防至关重要。已有研究表明,局域脉... 详细信息

颈动脉作为沟通心脑的桥梁,一旦发生硬化便会影响脑组织的供血。患者在患病初期只会出现头晕这类的轻度症状,此时如果不加以治疗则极有可能诱发缺血性脑卒中等脑血管疾病,所以颈动脉硬化的早期诊断和预防至关重要。已有研究表明,局域脉搏波速(Pulse Wave Velocity,PWV)是定量评估颈动脉是否发生硬化的优选指标。传统的超声传输时间(Transit Time,TT)法通过检测脉搏波在一段长度已知的颈动脉上传播的延迟时间来测量局域PWV。然而,由于颈动脉超声回波信号中的样本点不足,导致运用运动追踪算法对回波信号进行处理得到的脉搏波曲线是不连续的。而不连续的曲线影响了脉搏波传播延迟时间的检测,进而降低了颈动脉局域PWV的测量精度。针对上述问题,本文提出了一种结合插值的运动追踪方法来估计脉搏波曲线,以提高人体颈动脉局域PWV的测量精度。第一步运用一维归一化互相关算法对颈动脉血管管壁的超声回波信号进行运动追踪,得到表示参考信号(第1帧)与比较信号(第n帧)之间相似性的归一化互相关函数;第二步运用插值算法在归一化互相关函数的每两个原有样本之间插入新的样本,据此得到更加精确的函数峰值,而峰值对应的移动长度即为第n帧(时刻)血管管壁搏动的位移量;最后通过组合所有帧的管壁径向位移量得到脉搏波曲线。在得到被测颈动脉各个超声扫描位置上的脉搏波曲线之后,运用TT法测量颈动脉局域PWV。为了评估本文提出的脉搏波曲线估计方法的有效性,组织了仿真实验和临床实验;两个实验均设置了三个对照组(年轻组、中年组、老年组,每组各10名)。仿真实验结果表明,运用三次样条插值算法在归一化互相关函数的每两个原有样本之间插入1个新样本后,脉搏波曲线和局域PWV的估计值与理论值之间的归一化均方根误差均值分别从1.25%,15.58%下降至0.74%,12.51%;运用重构插值算法的误差均值分别从1.14%,7.48%下降至0.60%,4.61%。临床实验结果表明,本文所提方法具有更好的可重复性和更低的变异性。通过分析两个实验的结果可以得出,结合插值的运动追踪方法能够提高脉搏波曲线的估计精度,进而使运用TT法得出的颈动脉局域PWV更加精确,这有助于医生和患者及时了解颈动脉的硬化情况,进而预防脑血管疾病的发生。除此之外,运用所提方法对取自不同年龄的数据进行处理得出的估计结果具有良好的一致性,因此该方法适用于估计沿不同硬化程度的颈动脉传播的脉搏波曲线。

关键词：局域脉搏波传播速度运动追踪插值脉搏波曲线颈总动脉

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于EEMD的超声多普勒血流速度剖面估计

基于EEMD的超声多普勒血流速度剖面估计

作者：杨本贤云南大学

学位级别：硕士

心脑血管病（Cardiac cerebral vascular disease,CCVD）对人类的身体健康拥有巨大威胁。大量研究表明,颈动脉粥样硬化是导致CCVD的主要原因。超声多普勒技术因其无损伤、安全可靠的优点,被广泛应用于探究动脉粥样硬化引起的血流速度剖... 详细信息

心脑血管病（Cardiac cerebral vascular disease,CCVD）对人类的身体健康拥有巨大威胁。大量研究表明,颈动脉粥样硬化是导致CCVD的主要原因。超声多普勒技术因其无损伤、安全可靠的优点,被广泛应用于探究动脉粥样硬化引起的血流速度剖面（Blood flow velocity profile,BFVP）的变化,BFVP的准确测量,对于提高颈动脉粥样硬化引起的CCVD的形成、治疗和诊断具有重要意义。由于多普勒血流信号（Doppler blood flow signal,DBFS）是非平稳的,其具有明显的非平稳性和随机性,对DBFS进行时频分析的准确性有助于BFVP测量。短时傅里叶变换（Short-time Fourier transform,STFT）是处理DBFS的常用方法。STFT法使用固定窗函数,无法兼顾时间和频率分辨率,在BFVP的测量时存在精度低的问题。因此,为提高速度剖面测量精度,克服STFT在应对非平稳血流信号分析的局限性,提出基于集合经验模态分解（Ensemble empirical mode decomposition,EEMD）法并据归一化波动指数（Normalized fluctuation index,NFI）选择血流有效成分的新方法EEMD＿N。EEMD＿N法中,首先对DBFS进行EEMD分解,得到固有模态函数（Intrinsic mode function,IMF）组,计算IMF的NFI;其次,使用傅里叶函数拟合不同NFI阈值的血流速度测量误差,以最小归一化均方根误差（Normalized root mean squared error,NRMSE）确定NFI最优阈值;然后,根据NFI最优阈值在IMF组中选择有效血流成分;最后,使用多普勒频移公式计算血流速度。为验证EEMD＿N法的有效性,本文进行了仿真和临床实验。仿真实验中,首先基于Field II系统搭建颈动脉血管仿真模型并获取DBFS,从一个心动周期内的颈动脉血管中心血流速度曲线中,选取4个典型时刻提取DBFS,使用EEMD＿N法对DBFS进行处理,确定误判区域和NFI最优阈值后计算BFVP,与使用原信号直接计算血流速度的STFT法对比,EEMD＿N法估计的血流速度剖面NRMSE减小9.04%。临床实验中,通过Sonix Touch超声系统获取10位受试者的颈动脉DBFS,使用仿真实验测定的最优误判区域和NFI阈值来计算BFVP,人体颈动脉临床实验进一步证明了EEMD＿N法的有效性。临床和仿真实验都表明,EEMD＿N法能够克服传统方法在应对非平稳血流信号的局限性,有效改善BFVP的测量精度,尤其是靠近血管壁的低速血流,有望为CCVD提供更准确的诊断信息。

关键词：超声多普勒血流信号多普勒频移集合经验模态分解归一化波动指数血流速度剖面

基于Nakagami分布特征参数的超声谐波量化成像

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于Nakagami分布特征参数的超声谐波量化成像

作者：霍京京云南大学

学位级别：硕士

超声成像技术是用于检查生物组织内部结构的重要临床工具。目前广泛使用的B型超声检查方法,是基于整个超声背散射信号的分析,沿用线性声学理论,利用超声回波信号中的基波成分幅度信息来成像,为人体内部组织器官提供形态上的定量描述。然... 详细信息

超声成像技术是用于检查生物组织内部结构的重要临床工具。目前广泛使用的B型超声检查方法,是基于整个超声背散射信号的分析,沿用线性声学理论,利用超声回波信号中的基波成分幅度信息来成像,为人体内部组织器官提供形态上的定量描述。然而,超声传播是一个非线性过程,非线性效应带来的影响在临床诊断中不容忽视。传统B型超声检查的基波图像缺乏对生物组织的全面描述,不能反映超声波在人体内传播过程中的非线性变化,进而影响诊断结果的准确度。为此,本文提出了应用Nakagami分布统计模型对超声回波信号中二次谐波成分的包络统计信息进行量化成像的新方法,全面分析超声波在组织内传播过程中的非线性变化。对建立的非线性系数仿真原理图,利用非线性射频超声图像仿真软件CREANUIS进行163线的仿真计算得到非线性不均匀系数介质的B超图像,对得到的非线性仿真数据处理:应用巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器对整个超声回波信号进行基波与谐波成分的分离,然后利用希尔伯特变换(Hilbert)分别获取基谐波的包络检测信号,进一步对其作对数压缩、差值处理分别得到基波和二次谐波的灰度图像,最后应用Nakagami分布统计模型对二次谐波的包络统计信息进行Nakagami分布特征参数的量化计算和伪色彩处理,得到可视化的二次谐波Nakagami分布特征参数量化伪色彩映射图像。对比实验结果,可以得出非线性系数越高二次谐波振幅越高,直观表现为非线性系数越高二次谐波灰度图像越明亮,而基波的灰度图像完全忽略了超声传播过程中非线性效应所带来的影响,图像明暗无差异。最后通过二次谐波Nakagami分布特征参数伪色彩映射图像与二次谐波灰度图像的比较分析,表明分布特征参数?和?的量化彩色映射图像能更直观地反映出非线性系数的变化情况,在临床检查中量化伪色彩映射图像能够更清晰地显现出组织器官的结构性质与病理变化。综上所述,本文所提出的方法新颖,且操作简便易于实现,研究结果有助于临床应用上开展对超声传播过程中非线性特性的研究,对提高医护工作者的诊断水平及患者的治疗与后期护理均具有现实意义。

关键词：背散射信号 Nakagami分布统计二次谐波量化超声

组织超声谐波特性的Nakagami分布统计特征研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

组织超声谐波特性的Nakagami分布统计特征研究

作者：武柯言云南大学

学位级别：硕士

超声成像技术提供了一种描述生物组织特性的手段,是临床多种疾病诊断的首选方法。目前,B型超声主要通过回波信号的幅度信息进行成像,能够反映生物组织声阻抗变化的特性。而超声回波信号中的谐波信号也能够反映组织的非线性特征。结合B... 详细信息

超声成像技术提供了一种描述生物组织特性的手段,是临床多种疾病诊断的首选方法。目前,B型超声主要通过回波信号的幅度信息进行成像,能够反映生物组织声阻抗变化的特性。而超声回波信号中的谐波信号也能够反映组织的非线性特征。结合B型超声技术和谐波信号反映组织非线性的特性,并通过参数化的概率模型定量分析回声谐波包络的分布特性有可能获得更准确的组织特性。本文研究了回波信号中的基波包络信号和二次谐波包络信号的Nakagami分布参数与非线性系数之间的对应关系。分别开展了仿真实验和组织离体实验。实验数据的分析与计算步骤:首先使用巴特沃斯(Butterworth)高通滤波器对整个超声回波射频信号的基/谐波成分进行分离,获取基波和二次谐波成分的包络信号,然后分别计算并比较了包络信号的Nakagami分布参数。仿真结果表明,对于不同的非线性系数,基波包络信号的分布参数曲线相互混叠,但二次谐波包络信号的分布参数相互分离,特别是非线性系数β在3～6的范围内,具有显著的差异;但随着非线性系数的进一步增大,分布参数中的形状因子也会出现混叠,差异性降低对健康成年猪的非线性系数具有显著差异的脂肪、肝和脑三种组织进行离体组织实验,与脂肪相比,猪肝和猪脑的基波的平均功率ω和形状因子μ的相对差异分别为7.3%和0.03%及2.0%和4.3%;谐波的ω和μ的相对差异分别为8.3%和19.4%及7.0%和34.0%。与基波相比,离体组织实验的结果中谐波的分布参数曲线相互分离的特征更为显著。离体组织实验的结果与仿真实验保持了较好的一致性,验证了仿真结果的有效性和正确性。综上所述,不同非线性组织超声回波信号中,二次谐波包络信号的Nakagami分布参数具有显著差异,可据此定量分析生物组织的非线性特征。研究结果有助于在临床应用中开展对生物组织非线性特性的超声量化诊断研究。

关键词： Nakagami分布非线性超声谐波信号组织特性

基于超声谐波包络Nakagami参数成像的微波消融监测研究

在线全文

同方学位论文库

学校读者我要写书评

暂无评论

基于超声谐波包络Nakagami参数成像的微波消融监测研究

作者：朱泓萱云南大学

学位级别：硕士

微波消融是治疗肝细胞癌的重要手法。随着消融过程中热量的积累,生物组织的非线性会增强。基于这个特征,可以使用超声谐波包络信号的定量参数成像来监测微波消融组织,以提高监测结果的有效性。本研究提出了一种利用热损伤组织的超声二... 详细信息

微波消融是治疗肝细胞癌的重要手法。随着消融过程中热量的积累,生物组织的非线性会增强。基于这个特征,可以使用超声谐波包络信号的定量参数成像来监测微波消融组织,以提高监测结果的有效性。本研究提出了一种利用热损伤组织的超声二次谐波包络信号Nakagami参数成像的方法来改善微波消融监测。首先利用高通滤波器对超声回波射频信号进行滤波以产生二次谐波分量。然后通过窗口化包络信号估计Nakagami概率分布的分布参数值。最后使用窗口调制复合成像算法合成Nakagami参数图像。在实验过程中,利用CREANUIS非线性超声仿真模拟器得到的基/谐波超声包络信号来估计Nakagami概率分布的参数,以评估基/谐波Nakagami分布参数在不同非线性介质中的变化情况。然后利用来自恒温水浴加热新鲜猪肝组织的二次谐波分量计算谐波射频信号的频谱以及谐波包络信号的Nakagami分布参数值,以评估温度变化对组织的影响情况。最后采集经微波消融至不同时间的猪肝样本的二次谐波超声包络信号,利用窗口调制复合Nakagami参数成像来评估微波消融的监测性能。实验结果表明超声谐波包络信号的Nakagami分布参数随着加热组织的非线性增加呈现出相互分离且增加的趋势。在反映Nakagami缩放参数的B超图像以及彩色编码的Nakagami形状参数图像中,谐波分量获得的图像结果对热损伤区域的可视化程度和监测精度均优于基波分量获得的图像结果。统计5次实验结果可以得到,利用超声谐波包络复合Nakagami参数成像获得的椭圆形热损伤区域的长轴和短轴的归一化均方根误差分别为0.073+0.56和0.085± 0.74,归一化均方根误差值比基波成像分别少0.052和0.090。谐波参数图像测量误差的均值及标准差分别为6.1±3.1%和6.9±3.7%,其平均误差比基波包络参数图像中的测量结果小6.0%和9.2%。综上所述,二次谐波超声包络信号对生物组织随着温度的升高而增加的非线性十分敏感。因此,基于二次谐波包络信号的窗口调制复合Nakagami形状参数成像可以改善对微波诱导热损伤程度和面积的监测性能。该技术可以为临床微波消融手术治疗过程提供更好的监测和评估方案。

关键词：微波消融非线性二次谐波超声包络 Nakagami分布参数成像