中國科學技術大學精品教材：超聲成像算法導論 下載 mobi epub pdf 電子書 2025

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編輯推薦

　　可供生物醫學工程學專業的本科生和研究生使用，亦可供從事其他領域超聲成像檢測技術的研究人員參考。

內容簡介

　　以數學物理方法和綫性係統理論為基礎，比較詳細地介紹瞭超聲成像原理和算法。《超聲成像算法導論》分為四個部分。一部分是基礎理論，包括綫性係統理論在成像中的應用，有關波動方程的數學物理方法、波的傳播與衍射原理；第二部分是成像模型及其算法實現，包括動態聚焦超聲成像模型、基於非衍射波的Fourier超聲成像模型、基於角譜播原理的Fourier超聲成像模型、寬頻帶超聲成像模型、任意聲場下的Fourier成像模型等；第三部分為閤成孔徑成像方法，包括閤成聚焦成像、多陣元閤成孔徑聚焦成像、閤成接收孔徑成像、閤成發射孔徑成像等；後-部分介紹超聲編碼發射技術在成像係統中的應用。
　　《超聲成像算法導論》部分內容受國傢自然科學基金項目 （60471057）資助。

目錄

總序
前言
第1章　緒論
1.1　醫學超聲成像發展曆史
1.2　國內外研究進展
1.2.1　數字化成像
1.2.2　諧波成像
1.2.3　超聲體成像
1.2.4　組織彈性成像
1.2.5　閤成孔徑成像
1.2.6　Fourier成像係統

1.3　本書內容安排

第2章　超聲成像中的綫性係統理論
2.1　Fourier變換性質及其應用
2.1.1　Fourier變換
2.1.2　性質

2.2　一個一維成像的例子
2.2.1　目標建模
2.2.2　係統建模
2.2.3　逆問題求解

2.3　匹配濾波器
2.4　帶通信號的相乾處理
2.5　時域中的Doppler現象
2.5.1　係統模型
2.5.2　逆問題求解
2.5.3　分辨率

第3章　數學物理方程基礎知識
3.1　幾種常見的數學物理方程
3.1.1　靜電勢Laplace和Possion方程
3.1.2　波動方程和Helmholtz方程
3.1.3　綫性超聲聲學簡介

3.2　直角坐標係下波動方程的解
3.2.1　分離變量法求解
3.2.2　討論

3.3　圓柱坐標下波動方程的解
3.3.1　分離變量法求解
3.3.2　討論

第4章　標量衍射理論
4.1　標量衍射理論迴顧
4.2　格林定理
4.3　基爾霍夫積分定理
4.4　平麵屏幕衍射的基爾霍夫理論
4.4.1　基爾霍夫積分定理的應用
4.4.2　基爾霍夫衍射公式

4.5　平麵屏幕衍射的瑞利一索末菲理論
4.5.1　格林函數的選擇
4.5.2　瑞利一索末菲衍射公式
4.5.3　衍射與綫性係統的關係
4.5.4　利用瑞利一索末菲衍射公式計算聲場

4.6　角譜傳播原理
4.6.1　角譜及其物理解釋
4.6.2　角譜的傳播
4.6.3　利用角譜計算聲場

第5章　超聲成像建模
5.1　動態聚焦成像建模
5.1.1　一個陣元的輻射模式
5.1.2　動態聚焦成像建模

5.2　基於非衍射波的Fourier成像建模
5.2.1　X-wave
5.2.2　Fourier超聲成像模型

5.3　基於角譜傳播原理的Fourier成像建模
……
第6章　閤成孔徑成像
第7章　信號編碼技術在超聲成像中的應用
參考文獻

精彩書摘

　　第1章 緒論
　　具有不同密度、不同聲速等理化特性的生物組織器官，對外來的超聲波能量將産生反射、透射、散射、衰減和非綫性參量等物理效應，運動組織還將産生Dopp1er效應，提取、分析或顯示這些生物組織被超聲波作用後的信息，就可以觀察生物組織的內在特性。醫學超聲成像，就是以超聲波作為被探測信息的載體，利用電子信息學、計算機圖像處理等技術手段，提取超聲迴波傳遞的生物內部信息，對生物組織器官進行成像。
　　1.1　醫學超聲成像發展曆史
　　聲學是物理學中的一個重要部分，而超聲學是聲學中的一個分支學科。超聲學的發展還隻是19世紀末20世紀初的事，它的迅速發展不僅是物理學發展的結果，也是工業、軍事上迫切需要的結果。1912年發生瞭一齣震驚世界的大悲劇，英國客輪泰坦尼剋號（Titanic）在北美海岸附近與冰山相撞沉沒，幾乎所有乘客都葬身海底，這激起瞭人們在視度不良的情況下，發現水下或水上障礙物的強烈願望。
　　1917年，法國科學傢Langevin發現反壓電效應，他用高頻電磁場加在石英片上獲得超聲，提齣瞭用超聲在水下做探測的“水下定位法”，從此開始瞭超聲檢測的時代。1928年，Dunn等研究瞭超聲的生物效應，在德國申報瞭超聲治療機的專利，但是直到1939年纔齣現瞭超聲治療坐骨神經痛獲得良好結果的報告，可見超聲治療學是超聲生物醫學中最先發展的領域。
　　1928年，Soko1ov敘述瞭超聲探測金屬中裂隙的方法。1942年，Dussik和Firestone首先把超聲工業探傷原理引用到醫學診斷中，用連續波超聲來診斷顱腦疾病。

前言/序言

　　1949年奧地利學者K．T．Dussik利用超聲脈衝波對腦部疾病進行瞭成功的診斷，開超聲成像理論和技術之先河。通過半個世紀科學傢和工程師的努力，現代的超聲成像儀已廣泛應用於臨床醫學診斷，它可以獲得器官的任意斷麵圖像，還可觀察運動器官的活動情況。超聲影像診斷無痛苦與危險，屬於非損傷性檢查。與X射綫影像診斷相比，它具有無輻射、價格低、使用方便等優勢。基於這些突齣的性能，超聲影像診斷成為醫學成像領域中頗具生命力的現代診斷技術。
　　在我國，有關超聲成像的書籍不多，而且絕大部分書籍主要涉及超聲圖譜及其醫學方麵的診斷，還有一小部分是關於超聲成像原理介紹和係統設計。對超聲成像最關鍵的算法問題幾乎沒有什麼書籍進行係統的介紹。而現代的超聲成像算法不僅決定瞭係統的結構，決定瞭係統的工作方式，而且決定瞭係統的成像質量，決定瞭儀器的成本和市場效益。可以認為，誰掌握瞭新的高效率的成像算法，誰就能在超聲成像研發領域占有一席之地。
　　本書的目的就是提供給讀者常用的超聲成像算法，涵蓋瞭目前在超聲成像領域中廣泛采用的閤成孔徑成像算法，超聲編碼發射成像技術，以及一種新的成像理論——Fourier超聲成像。本書的特點就是以數學物理為理論基礎，以綫性係統為工具，以Fourier變換為手段，對超聲成像進行理論探討和建模。本書理論嚴謹，邏輯性強，內容新穎，啓發性高。書中所涉及的許多內容都是作者近十年來研究工作的結晶。希望讀者通過對本書的學習，能夠從理論的角度去分析成像原理，建立成像係統，探討提高成像質量的途徑。
　　毫無疑問，大量國內外同行研究的文獻和作者所在實驗室的成果為本書的編著提供瞭很好的素材。感謝本書中所引用文獻的作者，感謝研究生杜春寜、韓雪梅為本書部分資料收集和驗證所做的工作，感謝為本書的完成提齣許多寶貴建議的吳華寶老師。

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