中国科大精品教材　超声成像算法导论

本书以数学物理方法和线性系统理论为基础，比较详细地介绍了超声成像原理和算法。 全书分为四个部分。第一部分是基础理论，包括线性系统理论在成像中的应用、有关波动方程的数学物理方法、波的传播与衍射原理；第二部分是成像模型及其算法实现，包括动态聚焦超声成像模型、基于非衍射波的Fourier超声成像模型、基于角谱传播原理的Fourier超声成像模型、宽频带超声成像模型、任意声场下的Fourier成像模型等；第三部分为合成孔径成像方法，包括合成聚焦成像、多阵元合成孔径聚焦成像、合成接收孔径成像、合成发射孔径成像等；最后一部分介绍超声编码发射技术在成像系统中的应用。 本书可供生物医学工程学专业的本科生和研究生使用，亦可供从事其他领域超声成像检测技术的研究人员参考。

总序
前言
第1章绪论
　1.1医学超声成像发展历史
　1.2国内外研究进展
　1.2.1数字化成像
　1.2.2谐波成像
　1.2.3超声体成像
　1.2.4组织弹性成像
　1.2.5合成孔径成像
　1.2.6Fourier成像系统
　1.3本书内容安排
第2章超声成像中的线性系统理论
　2.1Fourier变换性质及其应用
　2.1.1Fourier变换
　2.1.2性质
　2.2一个一维成像的例子
　2.2.1目标建模
　2.2.2系统建模
　2.2.3逆问题求解
　2.3匹配滤波器
　2.4带通信号的相干处理
　2.5时域中的Doppler现象
　2.5.1系统模型
　2.5.2逆问题求解
　2.5.3分辨率
第3章数学物理方程基础知识
　3.1几种常见的数学物理方程
　3.1.1静电势Laplace和Possion方程
　3.1.2波动方程和Helmholtz方程
　3.1.3线性超声声学简介
　3.2直角坐标系下波动方程的解
　3.2.1分离变量法求解
　3.2.2讨论
　3.3圆柱坐标下波动方程的解
　3.3.1分离变量法求解
　3.3.2讨论
第4章标量衍射理论
　4.1标量衍射理论回顾
　4.2格林定理
　4.3基尔霍夫积分定理
　4.4平面屏幕衍射的基尔霍夫理论
　4.4.1基尔霍夫积分定理的应用
　4.4.2基尔霍夫衍射公式
　4.5平面屏幕衍射的瑞利-索末菲理论
　4.5.1格林函数的选择
　4.5.2瑞利-索末菲衍射公式
　4.5.3衍射与线性系统的关系
　4.5.4利用瑞利-索末菲衍射公式计算声场
　4.6角谱传播原理
　4.6.1角谱及其物理解释
　4.6.2角谱的传播
　4.6.3利用角谱计算声场
第5章超声成像建模
　5.1动态聚焦成像建模
　5.1.1一个阵元的辐射模式
　5.1.2动态聚焦成像建模
　5.2基于非衍射波的Fourier成像建模
　5.2.1X-wave
　5.2.2Fourier超声成像模型
　5.3基于角谱传播原理的Fourier成像建模
　5.3.1成像模型
　5.3.2实现和仿真
　5.3.3讨论
　5.4基于Fourier变换的高质量超声成像
　5.4.1成像建模
　5.4.2有限次发射模式下的HFR成像仿真
　5.4.3讨论
　5.5任意辐射场下的Fourier成像建模
　5.5.1理论建模
　5.5.2理论分析
　5.5.3仿真结果
　5.5.4讨论
　5.6圆柱型传感器下的Fourier成像
　5.6.1传感器结构与声场
　5.6.2系统模型
　5.6.3仿真结果
　5.6.4讨论
第6章合成孔径成像
　6.1延时叠加波束形成算法
　6.1.1聚焦偏转延时计算
　6.1.2波束仿真
　6.2波束控制方法
　6.2.1动态聚焦
　6.2.2幅度变迹
　6.2.3动态孔径
　6.3合成孔径成像
　6.3.1合成孔径聚焦
　6.3.2多阵元合成孔径聚焦
　6.3.3合成接收孔径
　6.3.4合成聚焦
　6.3.5合成发射孔径
　6.4实验设计
　6.4.1实验对比与分析
　6.4.2传统延时叠加成像
　6.4.3合成孔径成像
　6.5总结
第7章信号编码技术在超声成像中的应用
　7.1匹配滤波器和脉冲压缩
　7.1.1匹配滤波器
　7.1.2脉冲压缩技术
　7.2基于线性调频信号的超声成像系统
　7.2.1线性调频信号
　7.2.2线性调频信号在HFR系统中的应用
　7.2.3仿真结果
　7.3Golay正交互补码在成像中的应用
　7.3.1Golay互补序列
　7.3.2Golay互补序列在HFR系统中的应用
　7.3.3仿真结果
　7.4Barker码在超声成像中的应用
　7.4.1Barker码
　7.4.2Barker码在HFR系统中的应用
　7.4.3仿真结果
　7.5小结
参考文献

第1章 绪论
具有不同密度、不同声速等理化特性的生物组织器官，对外来的超声波能量将产生反射、透射、散射、衰减和非线性参量等物理效应，运动组织还将产生Doppler效应，提取、分析或显示这些生物组织被超声波作用后的信息，就可以观察生物组织的内在特性。医学超声成像，就是以超声波作为被探测信息的载体，利用电子信息学、计算机图像处理等技术手段，提取超声回波传递的生物内部信息，对生物组织器官进行成像。
1.1医学超声成像发展历史
声学是物理学中的一个重要部分，而超声学是声学中的一个分支学科。超声学的发展还只是19世纪末20世纪初的事，它的迅速发展不仅是物理学发展的结果，也是工业、军事上迫切需要的结果。1912年发生了一出震惊世界的大悲剧，英国客轮泰坦尼克号(Titanic)在北美海岸附近与冰山相撞沉没，几乎所有乘客都葬身海底，这激起了人们在视度不良的情况下，发现水下或水上障碍物的强烈愿望。
1917年，法国科学家Langevin发现反压电效应，他用高频电磁场加在石英片上获得超声，提出了用超声在水下做探测的“水下定位法”，从此开始了超声检测的时代。1928年，Dunn等研究了超声的生物效应，在德国申报了超声治疗机的专利，但是直到1939年才出现了超声治疗坐骨神经痛获得良好结果的报告可见超声治疗学是超声生物医学中最先发展的领域。