超声逆散射层析成像关键技术研究

【摘要】超声成像技术就是在超声波穿过介质时，通过从介质外部收集到的散射信息来对介质内部结构进行构造的一种技术。因为超声波的能量高、指向性能好、具有较强的穿透能力、设备成本低、不会对人体造成伤害等特点以及它照射到介质上面时所具有的折射以及反射特性，所以，以超声波为信息载体的超声技术被广泛运用到了无损检测领域。根据声波在连续介质中传播时的传播特性，建立了声波在均匀介质中传播时的波动方程，并对其在非均匀介质中进行传播时的传播问题进行了研究。借助格林函数，推导出了全场以及散射场方程，把这两个积分方程通过矩量法进行离散化，从而转化为易于在计算机上进行处理的矩阵方程。对于逆散射问题进行求解的主要思想是根据已知的散射场，来计算得到未知函数，但是，逆散射方程中存在未知函数与物体内部的全场这两个未知量，并且全场亦是此未知函数的函数，所以，这就导致了逆散射问题是非线性的问题。本文中，对这一问题进行解决的时候，所采用的方法是迭代算法，通过这一方法来逐步逼近原始问题的真实解。由于造成不适定方程不稳定的一个主要原因就是系数矩阵的一部分奇异值比较小，这种情况下，当数据项有一个比较小的扰动的时候，这些较小的奇异值对这一扰动会有放大作用，从而使计算出的解与真实的解有较大地偏差。针对这一问题，本文中采用了截断奇异值分解（TSVD）以及截断完全最小二乘法（TTLS）这两种正则化方法来对其进行处理。正则化参数的选取在不适定问题的研究中起着举足轻重的作用，同时，它也是正则化方法能否成功解决问题的关键所在，对其选择的恰当与否直接关系着所用算法对真实解收敛性和其收敛速度；对这一参数选取时，先采用L曲线方法得到L曲线，然后在L曲线的拐角处进行一维搜索选取最佳正则化参数。正则化可信度的的判别在超声逆散射层析成像中是另一个关键技术，Picard准则是对正则化可信度的判别准则。首先，根据Picard准则对模型受噪声污染情况进行了分析，然后，针对模型在不同对比度情况下的Picard曲线进行了分析，根据这一准则确定出模型受噪声污染情况以及正则化方法的适用范围。实验证明：上述解决不适定性问题的方法可以在散射比较强的情况下运用，能够对高对比度的被测对象物体的内部结构进行反演重建，能够得到比较让人满意的成像效果。通过最后的成像结果以及误差分析得到：TSVD和TTLS这两种正则化方法均能够很好地逼近原问题的真实解，也能够很好的重建物体内部图像，但是TTLS方法在对原问题真实解的逼近程度上，是要稍好于TSVD正则化方法的。
【作者】刘玉；
【导师】王浩全；朱锦雷；
【作者基本信息】中北大学，电子与通信工程，2014，硕士
【关键词】波动方程；矩量法；非线性；稳定性；正则化；

【参考文献】
[1]刘鑫.大众传媒政治导向功能研究[D].西南大学,传播学,2014,硕士.
[2]孙媛媛.污染环境罪的保护法益及其具体展开[D].河北大学,法律,2014,硕士.
[3]杨勇.创伤早期患者血浆中气体信号分子表达分析[D].河北医科大学,急诊医学,2014,硕士.
[4]林小驰,宋小华,姜国华.数据库与中国会计·金融实证研究首届论坛综述[J].中国会计评论,2005,02:427-430.
[5]王新星.有我之境与无我之境：J.P.Seaton和许渊冲唐诗英译对比研究[D].武汉理工大学,英语语言文学,2012,硕士.
[6]楚瑛.基于Lupas q-模拟Bernstein算子的广义Bézier曲线曲面研究[D].河北师范大学,基础数学,2013,硕士.
[7]赵闯.滋阴熄风颗粒治疗阴虚风动型多发性抽动症临床研究[D].黑龙江中医药大学,中医儿科学（专业学位）,2014,硕士.
[8]孙丽.结直肠癌合并糖尿病患者的中医证型与预后分析[D].北京中医药大学,中西医结合临床,2014,硕士.
[9]李韵捷.臭氧氧化降解二苯胺基二硫代磷酸的研究[D].广东工业大学,环境工程（专业学位）,2014,硕士.
[10]邱召来.3-CH_2CH_2COOCH_2CH_3取代-1，5-苯并硫氮杂卓衍生物的合成及抑菌活性研究[D].河北师范大学,有机化学,2012,硕士.
[11]刘桐.介孔TiN纳米管阵列的制备及其性能研究[D].武汉科技大学,2013.
[12]齐运瑞.三层交换技术在某集团综合信息服务网络中的应用研究[D].郑州大学,计算机应用技术,2013,硕士.
[13]宋艳.社会主义核心价值体系建设融入大学校园文化建设研究[D].苏州大学,思想政治教育,2012,硕士.
[14]刘永玲.基于ARM9和Linux的人脸识别系统的研究[D].北京交通大学,电路与系统,2013,硕士.
[15]陆跟成.自适应模糊控制电弧传感器设计[D].河海大学,机械电子工程,2004,硕士.
[16]孙善星.大跨度索穹顶结构施工过程模拟分析[D].西安建筑科技大学,结构工程,2013,硕士.
[17]戴素琴.大肠杆菌—链霉菌穿梭型BAC载体的构建及功能验证[D].安徽大学,生物化学与分子生物学,2013,硕士.
[18]赵圣健.麦都思跨文化传播研究[D].辽宁大学,新闻学,2012,硕士.
[19]孔君鑫.杭州完美画室品牌形象视觉设计[D].浙江理工大学,艺术设计（专业学位）,2014,硕士.
[20]陈俊生.地震直接找油与地震地层学[J].石油地球物理勘探,1979,01:53-56.
[21]宁凯.基于激励机制的若干经营者业绩评价指标的研究[D].沈阳工业大学,会计学,2003,硕士.
[22]陈景伟.论新闻自由及其限制[D].西南政法大学,宪法与行政法（专业学位）,2012,硕士.
[23]李树磊.微纳结构调控的聚合物分散液晶光折变性能研究[D].北京交通大学,光学工程（专业学位）,2013,硕士.
[24]王宇飞,吴庆宪,姜长生,张强.近空间飞行器的多模型切换控制[J].控制与决策,2012,10:1452-1458.
[25]周建华,王林本,孙根行.有机/无机纳米复合水凝胶的制备与应用[J].材料导报,2014,13:1-8.
[26]朱红春.论WTO争端解决机制在两岸贸易争端中的适用[D].华东政法学院,法律,2003,硕士.
[27]岳虎秀.催化裂化催化剂生产废水环境友好排放工艺设计[D].兰州大学,化学工程,2014,硕士.
[28]鲍海涛.十天高速封家坝收费站高边坡监测与稳定性分析[D].长安大学,交通运输工程（专业学位）,2013,硕士.
[29]陈绍双.基于CAN总线的车载网络信息平台的设计和研究[D].浙江大学,2007.
[30].杭州锦江集团垃圾焚烧处理产业化之路[J].高科技与产业化,2014,08:96-97.
[31]蒋志岩.船舶结构疲劳评估及其应力分析方法研究[D].大连理工大学,船舶与海洋结构物设计制造,2004,硕士.
[32]章超.数据网格副本管理策略的研究[D].燕山大学,软件工程,2014,硕士.
[33]蒋旭达.石嘴山银行银川分行小企业信贷业务发展策略研究[D].西北大学,高级工商管理（EMBA）（专业学位）,2012,硕士.
[34]杜倩.梅雨锋中西南低涡云系的卫星观测研究[D].中国气象科学研究院,大气物理学与大气环境,2013,硕士.
[35]李韵.抗体的磁性微球制备和胶体金标记技术的应用研究[D].陕西科技大学,食品科学与工程,2013,硕士.
[36]李霞.CDMA通信系统中子空间盲多用户检测器的研究[D].太原理工大学,电路与系统,2004,硕士.
[37]高娟.拟南芥组蛋白甲基转移酶SDG25和组蛋白分子伴侣NAP1的功能研究[D].复旦大学,生物化学与分子生物学,2012,博士.
[38]魏凤华.中国出口信用保险政策性职能的理论分析和实证检验[D].山东大学,保险学,2013,硕士.
[39]刘苏.论交往与人的发展[D].华中师范大学,马克思主义哲学,2014,硕士.
[40]赵立立.CO_2参与的多组分反应以及相关衍生反应研究[D].苏州大学,有机化学,2013,硕士.
[41]柳又兵.战场多主体协作信息处理系统分析与设计[D].西安建筑科技大学,2004.
[42]唐梦醒.基于固态纳米孔的蛋白质BSA单分子检测及红曲菌中桔霉素和MonacolinK合成基因的研究[D].南昌大学,微生物学,2014,硕士.
[43]谷业宏.我国基本养老保险个人账户基金投资运营模式的选择与构建[D].西南交通大学,社会保障,2014,硕士.
[44]李璞.高校共青团思想政治教育实效性研究[D].河北师范大学,马克思主义基本原理,2012,硕士.
[45]高志民,刘吉强,王声远.信息安全事件响应中的两个重要问题研究[J].北京交通大学学报,2014,02:68-73+84.
[46]刘红.CRM的战略评价与控制[D].东南大学,2004.
[47]王树勋.高阶统计量在系统理论中的应用[J].自动化学报,1994,06:710-717.
[48]王海燕.自我效能增强干预对膝关节置换术患者康复效果的影响[D].苏州大学,护理学,2014,硕士.
[49]范卿.工程机械远程监控系统研究[D].湖南大学,电子与通信工程,2011,硕士.
[50]狐昱.基于数据挖掘的非编码RNA预测模型设计与实现[D].中国农业大学,计算机应用技术,2004,硕士.