(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh

(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh(Luận văn thạc sĩ) Kỹ thuật nội suy trong việc cải thiện tốc độ tạo ảnh

không -

G

I – I

I – I

I I

nhi t tình

n t và Vi h th – T

H H G H

– H G

G

I I 1

4

H HI H I 1

H G 2

H H H 3

H G GI I HI U 5

1.1 T G 5

1.2 CH I G G 6

1.3 T H 7

H G G H G 8

2.1 BORN ITERATIVE METHOD (BIM) 8

2.2 DISTORTED BORN ITERATIVE METHOD (DBIM) 11

2.3 B I G 12

2.4 M H G H N BIM DBIM 14

2.4.1 14

2.4.2 18

2.4.3 21

H G H G H 22

3.1 22

3.2 T GI X I . 24

H G 28

4.1 M H G H GI H G 28

4.2 V HI H I GI 41

44

I I H H O 45

DANH

BIM Born Iterative Method DBIM Distorted Born Iterative Method

mm

N

⃑ m/s

⃑ m/s

⃑ H

⃑ Pa

⃑ Pa

⃑ Pa

rad/m

24

25

26

I 28

I - 28

I 30

I - 31

I 34

I - 34

I 36

I - 37

39

40

41

42

H 8

H H 14

H H 14

H H 15

H 15

H H 16

H H 17

H H 17

H H 18

H H 19

H H 19

H H 20

H H 20

H I I 21

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 = 10) 25

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 =11) 26

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 = 12) 27

H H 28

H 28

H 28

H 29

H 29

H ồ I I 30

H H 30

H 31

H 31

H 32

H 32

H ồ I I 33

H H 33

H 34

H 34) 35

H 35

H ồ I I 36

H H 36

H 37

H 38

H 38

H ồ I I 39

H 40

H 40

H 41

H 42

H 30 43

H 43

1.1

(magnetic resonance imaging), Siêu âm (ultrasound) M m l n nh t c a CT là cho phép kh o sát các ph u trúc tinh t p c ng t , kí hi u MRI (magnetic resonance imaging) không t ra h u hi ng h p này Hình nh CT cho ch ng r t t t Vì v y, hi i ta k t h p CT v E t o nh ch

t o ra máy quét CT/PET v a cho hình nh gi i ph u v a kh c ch

c d ng tia X có tác h i x i v i s c kho c a b nh nhân Tia X có kh bào, và v ng l n có th

Ngoài ra, giá c c a mỗi l n ch p CT là r t I a c u trúc các mô m i,

õ i c t o b

pháp khác, khi n MRI tr thành công c trong ch nh th i kỳ

các kh t b ng kim lo i c

th c phát hi n) có th ch u ng c a t ng m

d ng v i các b nh nhân mang thai u, tr khi th t c n thi t Siêu âm (ultrasound) là m o sát hình nh h c b ng cách cho m t ph n c ti p xúc v i sóng âm có t n s t o ra hình

th Siêu âm không s d ng các phóng x ion hóa (nh nh siêu âm c ghi nh n theo th i gian th c nên nó có th cho th y hình nh c u trúc và s chuy ng c a các b ph k c hình y trong các m ch máu

l -mode

-

ng cách nh nh t gi a hai v t ph n x mà chúng có th phân bi t rõ tín hi u d i trên màn

hi n th phân gi phân gi phân gi i

d c tr c và slice thickness)

-

-

G

ồ -mode

1.2

ồ

ồ

H

– E

H

Tuy

-

–

-11]

H

ồ

nội suy kết hợp với xấp xỉ Born nh m

xu t này cùng v i nh ng nghiên c u khác trong b môn n ng nghiên c u ch p nh siêu âm c t l p t -23]

1.3

ồ I

I

máy thu v i x ng Trên th c t ch c n m c hi n Nr l

ng v i m t v t góc thì Nr máy thu kia

ng d ch chuy n m ng

I – ồ

H

R r if c c r





0

11

2 0 2 1

2



f ),R

( ) (2.2) V i 0 0 c k   là s ng B1, là t n s góc, p r tín hi u áp su t t ng (là t ng c a áp su t t i và áp su t gây b i tán x ), và  r  là hàm m c tiêu G G

sau:          r' p r'G r r'd r' r p r p r p sc inc         (2.3) Ở p sc r là sóng tán x , p inc r là sóng t i và G(.) là hàm Green Chúng ta s d r i r

b i vùng di n tích ch H c bi u di n d c N2×

 p D C p p inc   (2.4) Và áp su t tán x c NtNr×1:  p D B p sc   (2.5) Ở B là ma tr n ng v i h s G0 ’ các pixel t i máy thu, C là ma tr n ng v i h s G0 ’ a các pixel, I là ma tr , và D(.) là toán t chéo hóa [13]

̅ ̅ ̅ ̅ (2.6) ̅

I

ồ

I

̅

̅ ̅‖ ̅ ̅ ̅‖ ‖ ̅‖ (2.7)

ng [16

 

 

đo sc

đo sc n

p

p p D

B RRE







2.2 Distorted Born Iterative Method (DBIM)

ồ H I

I

G ồ

(2.10) ∬ ⃗⃗ ⃗⃗ | ⃗⃗ | ⃗⃗ (2.11) Ở p sc r là sóng tán x , p inc r là sóng t i và G(.) là hàm Green (2.12)

̅ ( ̅ ̅ ̅ ) (2.13)

̅ ̅ ̅ (2.14) H ̅ ̅

̅ ̅ ̅ ̅ ̅ (2.15) ̅ ̅ ̅

ỗ ̅

̅ I H

̅ ̅ ̅ (2.16) ̅ ̅

̅

̅ ̅‖ ̅ ̅̅̅̅ ̅‖ ‖ ̅‖ (2.17)

̅

̅

: The distorted Born iterative method ̅ ̅

2: while( ) or( RRE < ), do { 3: T ̅, ̅ , ̅, ̅ ̅

4: T ̅ ̅

5: T E ̅

6: ̅

7: ; }

‖ ̅ ‖⁄‖ ̅ ‖ (2.18) [13] 2.3

G 13][14]

̅

̅ ̅ ̅

̅ ̅ ̅ ̅

4: for do 5: ̅ ̅ ̅

6: ̅ ̅ ̅ ̅ ̅ ̅

7: ̅ ̅ ̅

8: ̅ ̅ ̅ ̅

: The power iteration method with Rayleigh quotient

2.4

2.4.1

:

1MHz 1mm

9

121

2%

H

H H

H H

H H

1MHz 1mm

9

121

2%

H

H H

H H H

H H

H H

H H 5

2.4.2

:

siêu âm 1MHz 1mm

40

20 2%

H ồ H

H H

H H H

1 c 5 )

H H

H I I

2.4.3

I I I Method (DBIM) ] I

I

I

13: E ̅

14: ̅

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 = 10)

Simulation parameters:

Frequency = 1MHz

N1 = 11, N2 = 22

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 =11)

Simulation parameters:

Frequency = 1MHz

N1 = 12, N2 = 24

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

H ồ th bi u di n m i liên h gi a s l n l p x và sai s error (N1 = 12)

x ch

I – (DBIM – Conventional)

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

H H 4.5 H 6, H H

H (N1 = 10, N = 20)

H (N1 = 10, N = 20)

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

H 11 1 (N1 = 11, N = 22)

H

H

H

ồ

ồ H

I – ồ I – õ

H ồ I I (N = 22)

I –

I – Conventional l

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

5% Gaussian noise (SNR = 26

dB)Detector = 34, Transmiter = 64

H H

:

I

Iter 1 2 3 4 err 0.5056 0.2421 0.1641 0.1411 688 giây :

I -

Iter 1 2 3 4 err 0.2744 0.1531 0.0854 57.4 giây H

H H H

H

H

H

ồ

ồ H

I – I –

õ

Diameter of scatter area = 5*landa

Percent of sound contrast 1%

I -

Iter 1 2 3 4 err 0.2044 0.1260 0.0860 1379 giây H

H H H h 4.24

H (N1 = 20, N = 40)

H 3 (N1 = 20, N = 40)

H

ồ

ồ H 25

I – I –

õ

H 25 ồ I I

4.12: T

Err1 0.1059 0.1004 0.1015 0.1321 0.1340 0.1470 Err2 0.0346 0.0475 0.0180 0.0336 0.0319 0.0467

E - conventional

E - propose

H

4.2

ng 4.14: T

N 20 22 24 26 28 30 T1 46.16 71.68 113.87 178.12 264.18 390.23 T2 36.12 57.35 89.50 139.21 211.47 301.07 10.04 14.33 23.67 38.91 52.71 89.16 21.75% 20% 20.79% 21.84% 19.95% 22.85% I – Conventional I – Propose ồ

H H

H 4.28:

H 30

H

-23%

-15% khi

ĩ c y –

trong

M Tokarev, E Holsapple, O Rama, ment of ultrasound tomography for breast

5, pp 1375–1386, May 2005

H using transmission ultra-sound: Reconstructing tissue parameters o in International Conference on BioMedical Engineering and Informatics, vol 2, 2008, pp 708–712 [7] J.-W Jeong, T.-S Kim, D C Shin, S Do, M Singh, and V Z Marmarelis, tissue differentiation using multiband signatures of high resolution ul-trasonic IEEE ransactions on Medical Imaging, vol 24, no 3, pp 399–408, March 2005

[8] S A Johnson, T Abbott, R Bell, M Berggren, D Borup, D Robinson, J Wiskin,

H tissue charac-terization using ultrasound speed and atten I vol 28, 2007, pp 147–154 [9] J Greenleaf, J Ylitalo, and J Gisvold, for IEEE E ine and Biology Mag-azine, vol.6, no

4, pp 27–32, December 1987

[10] M P Andre, H S Janee, P J Martin, G P Otto, B A Spivey , and D.A

H -speed data acquisition in a diffraction tomography sys-tem employing large- International Journal of Imaging Systems and Technology, vol 8, no 1, pp 137–147, 1997

[11] J Wiskin, D Borup, S Johnson, M Berggren, T Abbott, and R Hanover, F wave, non- I 2007, pp.183–

194

[12] R J Lavarello and M L Oelze: Tomographic Reconstruction of Dimensional Volumes Using the Distorted Born Iterative Method IEEE Transactions

[17] Devaney AJ (1982) Inversion formula for inverse scattering within the Born approximation Optics Letters 7:111-112

[18] http://tech-algorithm.com/articles/nearest-neighbor-image-scaling/

[19] Martin, R., Noise power spectral density estimation based on optimal smoothing and minimum statistics, IEEE Transactions on Speech and Audio Processing, Vol 9, 2001, pp 504 - 512

[20] Tran Duc Tan, N Linh-Trung, M L Oelze, M N Do, Application of L1 regularization for high-quality reconstruction of ultrasound tomography, International Federation for Medical and Biological Engineering (IFMBE), NXB SPRINGER, ISSN: 1680-0737, Volume 40, 2013, pp 309-312

[21] Tran Duc Tan, Nguyen Linh-Trung, Minh N Do, Modified Distorted Born Iterative Method for Ultrasound Tomography by Random Sampling, The 12th International Symposium on Communications and Information Technologies (ISCIT 2012), Australia, 2012, pp 1065-1068

[22] Tran Duc Tan, Automated Regularization Parameter Selection in Born Iterative Method for Ultrasound Tomography, Vietnam Conference on Control and Automation (VCCA-2011), ISBN 978-604-911-020-7, 2011, pp.786-791

[23] Tran Duc Tan, Gian Quoc Anh, Improvement of Distorted Born Iterative Method for Reconstructing of Sound Speed, Vietnam Conference on Control and Automation (VCCA-2011), ISBN 978-604-911-020-7, 2011, pp.798-803