优化3D被动声学映射图像指标的优化:传感器几何和光束成形方法的影响
Sarah Therre1,2, Marc Fournelle1, Steffen Tretbar1
1Department Ultrasound, Fraunhofer Institute for Biomedical Engineering (IBMT), 66280 Sulzbach, Germany.
Sensors (Basel, Switzerland)
|March 28, 2024
概括
这项研究优化了使用矩阵阵列的被动声学映射 (PAM). 更大的光圈提高了图像分辨率,新的过器降低了格叶水平,增强了3D空心映射.
科学领域:
- 声学 声学 在声学方面
- 信号处理 信号处理
- 医疗成像医学成像
背景情况:
- 使用矩阵阵列的三维被动声学映射 (PAM) 面临着高电子需求和计算复杂性的挑战.
- 优化矩阵阵列参数对于提高PAM系统性能和图像质量至关重要.
研究的目的:
- 调查矩阵阵列光圈大小,元素数和光束形成对3D PAM图像指标的影响.
- 通过实验评估和确认数值模拟结果.
- 开发和应用先进的过技术,以减少稀疏矩阵数组中的工件.
主要方法:
- 使用Vokurka模型进行数值模拟,以模拟具有不同矩阵阵列参数的化信号采集.
- 实验验证使用两种32 × 32矩阵阵列,具有不同的距离和光圈大小.
- 实验数据和数字数据的量化比较,使用定义的图像指标,如半最大的全宽度 (FWHM),点扩展函数 (PSF) 和格叶水平 (GLL).
- 来自光声学的非线性过器与延迟,乘法,和和集成 (DMSAI) 算法相结合的适应和应用.
主要成果:
- 将矩阵阵列的光圈从5mm增加到40mm,显著提高了FWHM的6倍 (侧向) 和13倍 (轴向).
- 较大的阵列稀疏性对点传播函数 (PSF) 的影响最小,格叶水平 (GLL) 保持在主叶以下.
- 适应的非线性过器和DMSAI算法在64元重建中减少了20dB的GLL,与完全填充的阵列性能相匹配.
结论:
- 矩阵阵列光圈大小是提高3D PAM分辨率的关键因素.
- 稀疏矩阵阵列可以通过适当的束形和过策略实现高质量的成像.
- 适应的非线性过器有效地减轻了稀疏PAM系统中的格子叶,提高了图像保真度.
