基于CUDA的声辐射力弹性成像算法研究

声辐射力弹性成像是一种新的测量组织硬度的超声成像方法。不同于其他超声组织弹性成像方法,声辐射力弹性成像能够定量测量组织的弹性模量数值,并且具有对操作者经验依赖性低的特点。然而,由于成像算法数据处理量大,运算时间长,声辐射力弹性成像还无法进行准实时的二维成像。为了获得实时的二维声辐射力弹性图像,提出并实现了一种适合于在GPU上并行计算的声辐射力弹性成像算法。通过与运行在CPU上的原始声辐射力弹性成像算法进行对比,证明在GPU上实现的算法大幅度地提高了运算速度。在自制弹性仿体上,比较了基于GPU和CPU两种算法所成的二维弹性分布图像的质量,结果证明两者的图像质量没有明显差异。     

基于剪切波变换的纹理图像分类

二维可分离小波在纹理分析领域得到了成功的应用,但它只提取图像水平、垂直和对角方向的频率信息,其变换滤波器是各向同性的,不能很好地表达纹理的细节。利用剪切波变换优良的多尺度性、局域性和方向性,提出一种基于剪切波变换（Shearlet transform）的纹理分类算法。该方法先对纹理图像做剪切波变换,得到各尺度、方向子带的剪切系数,计算尺度间子带能量比,以尺度间能量比为权对各子带能量加权,以加权后的子带能量作为特征矢量,用K邻近分类器进行分类。实验结果表明该方法比基于小波的纹理分类方法更加有效。     

一种基于小波变换的脉搏波速度测量方法

动脉脉搏波速度变化是动脉血管病变的指示剂,因此脉搏波速度的检测对血管疾病的预防和治疗有很大的帮助作用.脉搏波中夹杂的各种噪声干扰会影响测量结果精度.利用小波变换可以去除脉搏波中的各种干扰,实现波形的平滑重构,为提高测量精度打下基础.脉搏波波速的测量精度在很大程度上取决于波速参考点的提取,首次采用二次差分峰值点作为波速参考点,提高了测量精度.临床实验证明,新方法能够有效地分析出脉搏波速度,有助于动脉血管弹性程度的辅助诊断.     

基于三变量模型的剪切波去噪方法

针对图像去噪问题, 提出了两种基于三变量模型的剪切波去噪方法. 首先利用互信息对剪切波系数间的依赖关系进行量化分析; 然后 根据依赖关系选取含噪系数s, s的父系数p以及与s方向相反的兄弟系数c, 建立了三变量最大后验估计模型. 在假定s, p, c具有相同标准差的情况下, 由估计模型推出一种具有闭式解的去噪方法(方法1); 对s, p, c具有不同标准差的情况, 给出了一种迭代去噪方法(方法2), 并证明了该方法的收敛性. 实验结果表明, 方法1和方法2不仅具有良好的视觉效果, 而且具有较高的峰值信噪比和结构相似度均值.     

一种基于非下采样剪切波变换的医学图像配准方法

针对经典弹性配准方法在医学图像应用上计算复杂、方向信息不足的问题进行了研究,提出一种基于非下采样剪切波变换（NSSTR）的医学图像配准方法。利用剪切波能够对各个尺度、方向和位置实现较好定位的优势,先用该算法对医学图像作非下采样剪切波变换,得到各尺度、方向子带的剪切系数,然后对高频、低频的变换图像分别使用不同的配准方法,最后统一到变化网格上得到最终配准图像。实验结果表明,本方法与传统方法相比,不仅具有配准精度高、鲁棒性好的特点,而且计算效率更高。     

基于剪切波和改进P-M扩散的图像去噪

针对多尺度几何分析方法去噪时产生的伪Gibbs效应和各向异性扩散模型产生的阶梯效应,提出一种基于剪切波的改进各向异性扩散图像去噪方法。首先对噪声图像进行剪切波变换得到不同尺度的系数矩阵,然后利用改进的各向异性扩散方程对变换后的系数进行处理,实现建立在对图像精细分析基础上的各向异性扩散模型。实验结果表明,该方法能较好地抑制噪声和保持边缘,同时有效地抑制伪Gibbs效应,取得良好的视觉效果。     

基于稀疏理论与快速有限剪切波变换的医学图像融合算法

在临床医学领域,图像辅助诊断对医学视图的处理效果要求很高.针对医学图像融合过程中图像视觉效果较差的问题,提出了一种基于稀疏理论与快速有限剪切变换的医学图像融合算法,提高了医学图像处理效率.首先,采用快速有限剪切波变换(FFST)分解源图像,将其分解为高频系数和低频系数;其次,根据高频系数和低频系数的不同性质,提供不同的融合策略,通过相对标准差比较法对高频系数进行处理,对于稀疏性较差的低频系数利用KSVD方法训练,得到字典并采用稀疏原理进行处理;最后,将融合后的高频和低频系数通过FFST逆变换融合到医学图像中.实验结果表明,算法的图像融合效果好,尤其是在提高图像清晰度等方面,具有良好的实用价值和应用前景.     

基于Toeplitz矩阵的酉变换波达角估计算法

为提高Toeplitz矩阵重构算法的估计性能、降低计算量,提出了基于Toeplitz矩阵的酉变换DOA估计算法UHT-MUSIC。该算法在保持估计性能不变的前提下,先将Toeplitz型协方差矩阵变换为Hermition矩阵,然后利用酉变换将其转换为实数矩阵。在此基础上利用MUSIC算法进行DOA估计,其特征值分解及谱峰搜索的计算量降低到同条件下TOEP-MUSIC算法的1/4。同时该算法还有效降低了信源的相关系数,从而提高了算法的分辨性能。仿真实验验证了该算法的正确性。     

改进的脊波变换图像半软阈值降噪方法

脊波变换是一种源于小波又高于小波的多尺度几何分析方法,应用于图像中.借鉴小波去噪的思想提出一种新的图像去噪方法,采用基于Bayesian估计的自适应阈值和半软阈值技术进行去噪,针对脊渡变换所产生的轻微的"划痕",引入平移不变的方法消除这种条纹干扰.实验结果表明,该方法较好地处理了图像细节和边沿保留与噪声抑制的矛盾,是一种有效的去噪方法.     

基于插值与剪切波融合的图像超分辨率重建

针对单幅图像超分辨率重建问题,提出一种基于软判决自适应( SAI)-双三次( Bicubic)插值与平移不变剪切波融合的超分辨率重建算法。对源图像分别进行SAI插值和Bicubic插值,采用平移不变剪切波变换对2幅插值图像进行多尺度、多方向分解,得到低频及高频子带,对于低频子带,根据区域系数方差确定模糊相似度,结合改进的S函数确定自适应加权融合规则,对于高频子带,采用新改进拉普拉斯能量和与加权平均相结合的融合规则进行处理,将得到的融合系数进行剪切波逆变换,从而得到高分辨率重建图像。实验结果表明,与原有的SAI插值算法相比,该算法能提升重建图像的清晰度及峰值信噪比。     

仿体表面磁共振声辐射力成像位移精度检测研究

磁共振声辐射力成像(Magnetic Resonance Acoustic Radiation Force Imaging,MR-ARFI)是一种超声焦点定位技术,可通过检测声辐射力作用到生物体内时在局部组织区域产生的微米级位移,实现对超声焦点的定位。基于 MR-ARFI 位移检测结果,可实现经颅超声焦点定位及相位矫正。但目前仍较 少研究对 MR-ARFI 定量技术的位移检测精度进行标定。该文在超声作用参数(输入功率、时长、脉冲重复频率)完全一致的条件下,以激光多普勒技术测得的位移作为金标准,与 MR-ARFI 测得的位移值进行比对,探究 MR-ARFI 的位移检测精度。研究结果显示,激光多普勒测量的最大位移值和位移分布 图与 MR-ARFI 测量结果具有良好的一致性。这表明 MR-ARFI 定位技术具有较高的位移检测精度,可反映检测对象的真实运动情况,有望在脑科学领域发挥重要作用。     

基于声表面波的微操控技术研究进展

微操控技术是指精确控制微纳米颗粒的运动状态,如对细胞、生物大分子、纳米药物等进行捕获、筛选、移 动、分类,其在生物医学、化学分析、材料科学等领域有着重要应用,近年来引起了各国学者的极大关注。声操控是利 用声波操控微粒,具有非接触、穿透性较好、无需对微粒进行化学生物修饰等优点。近年来随着微机电系统(MEMS)技 术和微流控芯片技术的迅速发展,基于声表面波(SAW)的微操控技术受到广泛关注和研究。声表面波芯片因其具有频率 较高、能量局域、易于集成等特点,能够基于显微技术直接观察细胞、微泡等生物微粒的操纵状态,是一个良好的微操 控工具。文章主要介绍基于声表面波的声流、声辐射力效应操控微粒的最新研究进展以及声操控的发展趋势。     

基于声表面波技术实现纸基微流开关研究

提出了采用声表面波技术实现纸基微流开关的方法。它由127.68°旋转Y切割X传播方向的LiNbO3压电基片和两个有一定间隙的纸微通道组成。压电基片上采用微电子工艺制作1个中心频率为27.5MHz的叉指换能器和1个反射栅,纸微流通道采用PDMS薄膜贴附于压电基片的声传播路径上,微流通道一侧微流体在没有声表面波作用时,微流...