Πειραματικη Μελετη Διαμορφωμενων Σηματων Διεγερσης Στην Υπερηχογαρφια

Abstract

Το αντικείμενο της διπλωματικής εργασίας είναι η μελέτη της χρήσης κωδικοποιημένων σημάτων στην απεικόνιση με υπέρηχους και η αξιολόγηση των πλεονεκτημάτων τους σε σχέση με τη χρησιμοποίηση απλών παλμών διέγερσης. Συγκεκριμένα χρησιμοποιήθηκε ένα μη γραμμικό FM σήμα και ένας απλός ημιτονικός παλμός διάρκειας περίπου δυο περιόδων.Για τη σύγκριση των δυο σημάτων πραγματοποιήθηκε μια σειρά από μετρησεις δηλαδή λήψη εικόνων σε ένα ακουστικό δοκίμιο (phantom). Οι μετρήσεις διεξήχθησαν με τον υπερηχογράφο GE VOLUSON 730 της εταιρίας General Electric στο Ινστιτούτο Επιταχυντικών Συστημάτων & Εφαρμογών του τμήματος Φυσικής. Ο συγκεκριμένος υπερηχογράφος ήταν τροποποιημένος για πειραματικούς σκοπούς και διέθετε πρόσβαση στις εσωτερικές του λειτουργίες.Η εργασία περιλαμβάνει εξοικείωση με την εσωτερική δομή του υπερηχογράφου (υλικό και λογισμικό), προγράμματα επικοινωνίας με το σύστημα και λήψη εικόνων από το ακουστικό δοκίμιο. Η σχεδίαση των σημάτων διέγερσης, η ανάπτυξη των προγραμμάτων επικοινωνίας με το σύστημα καθώς και τα προγράμματα ανακατασκευής των λαμβανόμενων εικόνων και επεξεργασίας των δεδομένων έγινε σε MATLAB. Οι εικόνες που λαμβάνονταν με τον υπερηχογράφο αποθηκεύονταν σαν αρχεία HDF. Τα αρχεία αυτά περιείχαν ένα πλήθος παραμέτρων και δεδομένων της λαμβανόμενης εικόνας. Με βάση τα δεδομένα αυτά πραγματοποιήθηκε η επεξεργασία των μετρήσεων και η ανακατασκευή των εικόνων σε MATLAB. Προκειμένου να ανιχνευθούν οι παράμετροι των HDF αρχείων που σχετίζονταν με την επεξεργασία χρησιμοποιήθηκε το πρόγραμμα HDF VIEW.Το μη γραμμικό FM σήμα υπερτερεί σημαντικά σε σχέση με τον απλό ημιτονικό παλμό ως προς την εκπεμπόμενη ενέργεια και επιτρέπει την ανάδειξη στόχων που βρίσκονται σε μεγαλύτερο βάθος. Το κυριότερο μειονέκτημα του μη γραμμικού FM σήματος είναι η υποβάθμιση της αξονικής διακριτικής ικανότητας της εικόνας που οφείλεται στην μεγάλη χρονική του διάρκεια. Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος χρησιμοποιήθηκε η μέθοδος του προσαρμοσμένου φίλτρου. Η βασική ιδέα του προσαρμοσμένου φίλτρου στηρίζεται στο γεγονός ότι υπάρχει φίλτρο που μπορεί κάποια κατάλληλη χρονική στιγμή να μεγιστοποιήσει το λόγο της ισχύος του σήματος προς αυτή του θορύβου που το συνοδεύει. Στη διπλωματική εργασία υπάρχουν διαγράμματα που περιγράφουν τα στάδια επεξεργασίας των λαμβανομένων εικόνων καθώς επίσης και ανακατασκευασμένες εικόνες σε MATLAB, στις οποίες φαίνεται η διαφορά των δύο σημάτων.