افزايش نرخ فريم و شكل‌دهي پرتو سريع در تصويربرداري دو و سه بعدي اولتراسوند با بكارگيري تكميل ماتريسي

دكتراي تخصصي

اولتراسوند يك روش تصويربرداري غيرتهاجمي و با هزينه‌ي كم را فراهم مي¬آورد. در اين روش تصويربرداري، شكل¬دهي پرتو نقشي كليدي در تشكيل تصوير دارد كه بر روي وضوح و كنتراست تصوير نهايي تأثير مي¬گذارد. يكي از بحث¬هاي مهم در تصويربرداري اولتراسوند، محدوديت نرخ فريم است. براي نمايش حركات سريع قلب مانند حركت دريچه¬هاي قلبي نياز به نرخ فريم بالايي مي¬باشد، ولي براي داشتن نرخ فريم بالا محدوديت¬هايي وجود دارد. در اين پروژه هدف اين است كه با ارائه‌ي يك روش جديد، نرخ فريم افزايش يابد. يكي از الگوريتم¬هاي بسيار مهم در تحليل داده بحث تكميل داده است. گاهي اوقات به هر دليلي بخشي از داده حذف شده و داده حاصله يك داده ناقص است. لذا از روش¬هاي بازسازي و تكميل داده براي كامل كردن آن استفاده مي¬شود. يكي از الگوريتم¬هاي بسيار مهم در حوزه¬ي تكميل ماتريسي، تكنيك حسگري فشرده است. روش حسگري فشرده داراي پيچيدگي محاسباتي بسيار زيادي است و به همين دليل در اين پژوهش سعي كرديم الگوريتمي را استفاده كنيم كه در تركيب با شكل¬دهنده¬هاي پرتو، پيچيدگي را بالا نبرد و در مدت زمان كمي كارايي قابل قبولي داشته باشد. الگوريتم پيشنهادي در اين پروژه، به‌كارگيري روش‌هاي مبتني بر تكميل و تخمين ماتريسي است. در اين پژوهش روش پيشنهادي بر روي انواع مختلف تصويربرداري اولتراسوند از قبيل تصويربرداري خط به خط، تصويربرداري موج صفحه‌اي، و تصويربرداري روزنه مصنوعي اعمال شده است. يكي از پارامترهاي مؤثر در نرخ فريم در تصويربرداري، تعداد ارسال‌هايي است كه براي شكل¬دهي استفاده مي-كنيم. اگر تعداد اين ارسال‌ها به نحوي كاهش يابد (مثلاً نصف شود)، نرخ فريم نيز به همان نسبت (دو برابر) افزايش مي‌يابد. در اين پژوهش در ابتدا روش تكميل ماتريسي مبتني بر تبديل كسينوسي گسسته بيان شده است كه به‌واسطه‌ي آن مي‌توان نرخ فريم را تا سه برابر افزايش داد بدون اينكه كيفيت تصوير چندان آسيبي ببيند. درنهايت ما از روش بازسازي مبتني بر تكميل تنسوري براي بهبود نرخ فريم در تصويربرداري روزنه مصنوعي و موج صفحه‌اي اولتراسوند استفاده كرده‌ايم. نتايج نشان دادند كه با به‌كارگيري روش تكميل تنسوري مي‌توان تعداد ارسال‌ها در تصويربرداري موج صفحه‌اي و روزنه مصنوعي را به ترتيب به 20% و 33% كاهش داد بدون اينكه كيفيت تصوير دچار تغييرات قابل‌توجهي شود. اعمال تكميل تنسوري به لحاظ زماني نيز نزديك به بهينه است زيرا زمان اجراي قابل‌توجهي به سيستم اضافه نمي‌كند.

208741

دانشگاه علم و صنعت ايران

مهندسي برق الكترونيك

دكتر حميد بهنام