首页 > 系统相关 >基于Field_II_ver_3_24_windows_gcc工具箱的超声波二维成像与三维成像matlab仿真

基于Field_II_ver_3_24_windows_gcc工具箱的超声波二维成像与三维成像matlab仿真

时间:2023-08-09 23:56:23浏览次数:40  
标签:24 ver Ascans fmc Field 图像 超声波 成像

1.算法理论概述

1. 1超声波成像的基本原理

 

       超声波成像是一种通过超声波对物体进行成像的技术。超声波成像的原理是利用超声波在不同组织之间传播速度不同的特点,探测物体内部的结构。超声波成像可以分为二维成像和三维成像两种。二维成像是将超声波探头沿一个方向扫描目标物体,得到一系列沿该方向的回波信号,通过信号处理和图像重建技术,得到物体在该方向上的二维图像。三维成像是通过多次二维成像,在不同方向上获得一系列二维图像,通过图像配准和重建技术,得到物体的三维图像。

 

1.2 Field_II工具箱的基本结构

 

        Field_II是一种用于超声波成像仿真的工具箱,提供了超声波信号的模拟、探头的设置、信号采集和图像重建等功能。Field_II的基本结构包括以下几个部分:在Field_II中,需要先设置模型的几何形状和声学参数。可以通过导入CAD模型、手动绘制或使用内置的几何图形生成器等方式设置模型。在Field_II中,需要设置探头的几何形状和声学参数。可以通过手动设置或使用内置的探头设置工具等方式设置探头。在Field_II中,可以模拟超声波信号在模型中的传播过程。可以设置信号的中心频率、脉宽、波形等参数。在Field_II中,可以模拟超声波信号在探头上的接收过程。可以设置采样率、增益、滤波等参数。在Field_II中,可以通过信号处理和图像重建技术,得到物体的二维或三维图像。常用的图像重建方法包括线性扫描、并行扫描、逆时针扫描等。

 

1.3 成像过程的详细实现步骤

基于Field_II工具箱的超声波二维成像和三维成像的实现步骤如下:

        首先需要设置物体的几何形状和声学参数。可以通过导入CAD模型、手动绘制或使用内置的几何图形生成器等方式设置模型。然后需要设置探头的几何形状和声学参数。可以通过手动设置或使用内置的探头设置工具等方式设置探头。设置超声波信号的中心频率、脉宽、波形等参数,模拟超声波信号在模型中的传播过程。设置采样率、增益、滤波等参数,模拟超声波信号在探头上的接收过程。通过信号处理和图像重建技术,得到物体的二维或三维图像。常用的图像重建方法包括线性扫描、并行扫描、逆时针扫描等。

 

具体的实现步骤如下:

 

二维成像

设置物体的几何形状和声学参数,设置探头的几何形状和声学参数。

设置超声波信号的中心频率、脉宽、波形等参数,模拟超声波信号在模型中的传播过程。

采集超声波信号,设置采样率、增益、滤波等参数,模拟超声波信号在探头上的接收过程。

对接收到的信号进行信号处理,如滤波、去噪等。

通过图像重建技术,如线性扫描、并行扫描、逆时针扫描等,得到物体在该方向上的二维图像。

反复执行2-5步,获得多个方向的二维图像。

对所有二维图像进行图像配准和叠加,得到整个物体的二维成像图像。

三维成像

设置物体的几何形状和声学参数,设置探头的几何形状和声学参数。

设置超声波信号的中心频率、脉宽、波形等参数,模拟超声波信号在模型中的传播过程。

采集超声波信号,设置采样率、增益、滤波等参数,模拟超声波信号在探头上的接收过程。

对接收到的信号进行信号处理,如滤波、去噪等。

通过图像重建技术,如线性扫描、并行扫描、逆时针扫描等,得到物体在该方向上的二维图像。

反复执行2-5步,获得多个方向的二维图像。

对所有二维图像进行图像配准和重建,得到整个物体的三维成像图像。

 

 

1.4数学公式的使用

 

 

 

1.5成像性能评估

 

       超声波成像的性能评估通常包括分辨率、灵敏度、噪声等指标。其中,分辨率是指成像系统能够分辨出两个相邻物体之间的最小距离;灵敏度是指成像系统能够探测到的最小信号强度;噪声是指成像系统在信号采集和处理过程中引入的随机误差。

 

       在使用Field_II进行超声波成像仿真时,可以通过设置不同的参数和模型,评估不同参数对成像性能的影响。例如,可以通过改变信号的中心频率、脉宽、采样率等参数,评估这些参数对成像性能的影响。此外,还可以通过改变模型的几何形状和声学参数,评估不同物体对成像性能的影响。

 

      常用的成像性能评估方法包括点扩散函数(PSF)、线扫描函数(LSF)、模态响应函数(MRF)等。其中,PSF是指成像系统对一个点源的响应函数;LSF是指成像系统对一条线源的响应函数;MRF是指成像系统对一个模态的响应函数。

 

       通过对以上性能指标的评估,可以优化超声波成像系统的设计和参数设置,提高成像质量和性能。

 

        Field_II_ver_3_24_windows_gcc工具箱是一款用于超声波仿真和成像的开源工具箱,可以在Windows操作系统上使用。该工具箱提供了一套完整的超声波仿真和成像方案,包括声场计算、超声波传播、接收信号处理、图像重构等功能。用户可以通过该工具箱,根据自身需求进行定制化的超声波仿真和成像。

 

      Field_II_ver_3_24_windows_gcc工具箱提供了一套完整的超声波仿真和成像流程,包括声场计算、超声波传播、接收信号处理、图像重构等功能。用户可以使用该工具箱进行二维和三维超声波成像,生成B模式图像、M模式图像、动态图像等。

 

        Field_II_ver_3_24_windows_gcc工具箱的使用需要一定的超声波物理和计算机编程知识,用户需要了解超声波传播原理、超声波成像原理、MATLAB编程等知识。用户可以通过阅读工具箱提供的文档和示例程序,学习和掌握该工具箱的使用方法。

 

 

2.算法运行软件版本

MATLAB2022a

 

  1. 算法运行效果图预览

 

 

 

4.部分核心程序

N=500;
x0=0;
z0=10/1000;
R=1/1000;
r=R*sqrt(rand(N,1));
seta=2*pi*rand(N,1);
x=r.*cos(seta);
z=r.*sin(seta);
 
x1=x0+x;
x2=x0+x;
x3=x0+x;
x4=x0+x;
x5=x0+x;
x6=x0+x;
% % x7=x0+x;
 
z1=z0+z;
z2=z0+z+10/1000;
z3=z0+z+20/1000;
z4=z0+z+30/1000;
z5=z0+z+40/1000;
z6=z0+z+50/1000;
% z7=z0+z+60/1000;
 
y=zeros(N,1);
 
f=[x1,y,z1];
g=[x2,y,z2];
h=[x3,y,z3];
j=[x4,y,z4];
k=[x5,y,z5];
l=[x6,y,z6];
% w=[x7,y,z7];
 
 
positions=[f;g;j;h;k;l];
amp=randn(6*N,1);
%  Do the calculation
[v,t]=calc_scat_all (Th, Th2, positions, amp, 1);
 
%  Plot the individual responses
scale=max(max(v));
v=v/scale;
 
 
% Transducer parameters
fmc = {};
fmc.cfg.NumXelements =16;
fmc.cfg.ElementXpitchmm =0.5;
fmc.cfg.ElementXwidthmm =0.4;
fmc.cfg.SampleOffset = 50;
fmc.cfg.Velocityms = 5900;
fmc.cfg.FreqMHz = 200;
fmc.cfg.NumSamples =3495;
fmc.cfg.NumTx = 16;
fmc.x = (0:fmc.cfg.NumXelements-1)*fmc.cfg.ElementXpitchmm*1e-3;
 
 
 
fmc.Ascans = [zeros(round(fs*t),size(v,2));v];                  %读取图像信息
fmc.Ascans =fmc.Ascans - repmat(mean(fmc.Ascans),size(fmc.Ascans,1),1);%去均值
fmc.Ascans = hilbert(fmc.Ascans);                        %希尔伯特变换
 fmc.Ascans = reshape(fmc.Ascans,size(fmc.Ascans,1),...   %改变矩阵的维度 64*64*4324
                     size(fmc.Ascans,2)/fmc.cfg.NumTx,...
                     fmc.cfg.NumXelements);
%% Set image domain
zMin = 0;
zMax = 70;
zResolution = 10; % pixels per mm in z direction设置聚焦区域纵向像素
xResolution =12;  % pixels per mm in x direction设置聚焦区域横向像素
domain = image_domain12(fmc, zMin, zMax, zResolution, xResolution);
 
%% zero pad Ascans
fmc.Ascans = [ zeros(2*domain.min, size(fmc.Ascans,2),size(fmc.Ascans,3));
               fmc.Ascans;
               zeros(domain.max, size(fmc.Ascans,2),size(fmc.Ascans,3))
             ];
fmc.cfg.NumSamples = length(fmc.Ascans);
 
%% Total focusing method
 tic
image = tfm12(fmc, domain); 
toc
 
%% Plot image
 
% transform data to dB scale
normalize = @(x) x./max(x(:));
fun = @(x) 20*log10(normalize(abs(x)));
 
% dB range in image
dB = [-60,0]; 
 
X = image.xRange*1000;
Y = image.zRange*1000;
Z = fun(image.image);
 
figure
imagesc(X,Y,Z,dB)
xlabel('mm')
ylabel('mm')
colormap('jet')
save data.mat X Y Z dB

  

标签:24,ver,Ascans,fmc,Field,图像,超声波,成像
From: https://www.cnblogs.com/matlabworld/p/17619160.html

相关文章

  • Microsoft SQL Server 2012 Updates / RTM (11.00.2100) / SP1 (11.0.3000.0 or 11.1.
    SQLSERVER2012SP4UpdateVersion:MSSQL2012SP4SECURITYUPDATE,Build:11.0.7507.2/11.4.7507.2,KB:KB4583465,ReleaseDate:January2021,Download:https://support.microsoft.com/en-us/topic/kb4583465-description-of-the-security-update-for-sql-serve......
  • Get a quick overview of the hottest diagnostic tools of the day
    Intoday'sfast-pacedtechnologicalworld,itiscriticalforprofessionalsacrossindustriestohaveaccesstoreliablediagnostictools.Thisisespeciallytrueforthosewhoworkinheavymachineryandagriculture.Inthisblogpostwetakeaclos......
  • Microsoft SqlServer数据库备份出现操作系统错误 5(拒绝访问。)
    备份对于服务器“ECS-133509\SQLEXPRESS”失败。 (Microsoft.SqlServer.SmoExtended)System.Data.SqlClient.SqlError:无法打开备份设备'C:\555548885455.bak'。出现操作系统错误5(拒绝访问。)。(Microsoft.SqlServer.Smo)解决办法:1、不能将备份文件放在根目录下,......
  • dimp V8:[WARNING]login fail, check your username and password, and check the serv
    在进行某个项目的性能测试时,我们选择了达梦8作为使用的数据库。前期是在一台功能测试环境的达梦数据库服务上创建用于压力测试的业务数据。后续将数据库导出,并导入一台专门做性能测试的高性能服务器(部署同样版本的达梦8),执行数据库文件导入操作时遇到了问题。以下是出现的错误......
  • B - 248 G
    B-248G题意给定一个长度为\(N\)的数列\(a_1,\a_2,\\dots,a_N\),你可以任意次进行如下操作:选择数列中两个相邻且相等的元素。删去其中一个元素并使另一个元素的值\(+1\)。问在最优策略下,数次操作后数列中的最大值可以是多少。思路区间dp。先考虑DFS怎么做,......
  • AutoCAD2024最新版介绍及安装下载+安装包
    AutoCAD2024是一款由Autodesk开发的CAD软件,用于二维和三维绘图、建模、注释和文档化。以下是AutoCAD2023的一些新增功能和建议的系统配置:新增功能:改进的DWG比较工具:可快速比较和标记两个版本的DWG文件中的差异。改进的图形性能:包括改进的实体渲染速度、图形视觉效果和响应时间。......
  • ABC245E Wrapping Chocolate [线段树二分]
    也许更好的阅读体验\(\mathcal{Description}\)\(n\)个物品有长和宽,\(m\)个盒子也有长和宽,一个盒子最多可以装一个物品,问\(n\)个物品能否都放进盒子,物品和盒子不能旋转\(\mathcal{Solution}\)先离散化长和宽,将物品和盒子按照长从大到小排序考虑到当前物品时将所有长大于等于当......
  • 黑魂224 武器上级空物件自动挂载WeaponController
    首先在WeaponController脚本里写上WeaponManager的变量。 新创建两个绑定武器的变量wcL和wcR,通过深度搜索函数搜索模型里武器上级空物件的whL和whR。 下方这个代码是用来给武器上级空物件创建一个新的WeaponController,用以调整武器参数。......
  • MounRiver使用技巧及配置2
    1、关于MRS编译同时输出hex文件和bin文件按照下图添加即可:${cross_prefix}${cross_objcopy}${cross_suffix}-Obinary"${ProjName}.elf" "${ProjName}.bin" 2、关于MRS编译生成数据代表含义当MRS编译完成后,编译界面显示信息如下,其中数据代表含义如下:text段是程序代码......
  • Ubuntu18.04 安装Opencv3.4.15、PCL1.8.1、VTK7.1.0、Eigen3.4、Pangolin0.6、Sophus
    Eigen3.4安装方法mkdirbuild&&cdbuildcmake..sudomakeinstall安装后头文件安装在/usr/local/include/eigen3/,可以打开看一看安装的库Pangolin0.6安装方法+安装依赖项目sudoapt-getinstalllibglew-devsudoapt-getinstalllibboost-devli......