合成孔径(SA)波束形成方法可以实现发射和接收的双向动态聚焦,有效提高成像分辨率,在多阵元相控阵超声内镜系统中有着广泛的应用前景。但由于其单阵元发射能量小,使得回波信号较弱、易受噪声干扰,导致图像的信噪比(SNR)较差。为此,提出一种新的成像算法,将以线性调频信号为载波的巴克码(Barker码)激励方法与合成孔径波束形成方法相结合(LFM Barker SA),利用线性调频信号的宽带特性和Barker编码的自相关特性来弥补合成孔径方法在成像SNR上的不足,同时进一步提升图像的分辨率。经FieldⅡ软件仿真实验表明,与单脉冲激励的合成孔径(Pulse SA)算法相比,LFM Barker SA算法下的图像SNR提升10 dB,轴向分辨率从0.60 mm提升至0.38 mm,实验结果验证了该算法的可行性。

医学内窥超声成像设备在获取图像时受到换能器尺寸等多种因素的影响, 使得超声图像对比度较低和噪声较大, 无法为医疗诊断提供清晰的影像依据。为此科学家们提出了多种处理方法, 但这些方法多为成像后处理算法, 实时性较差, 无法满足内窥超声系统实时成像的要求 (25 f/s)。针对以上问题, 本文设计了基于提升式小波变换的嵌入式超声内镜实时图像处理系统, 利用超声内窥系统环扫成像特点以及 FPGA流水线概念, 对每条扫描线的回波信号进行小波去噪, 再经过 CORDIC算法、插值处理后得到二维超声图像。本文利用自行搭建超声内镜实验系统对鸡肉组织进行环扫成像, 实验表明该系统成像速度可达 25 f/s, 信噪比提高了 3.8 dB, 从而验证了系统的可行性。

在扫频光学相干层析(SS-OCT)仪器中，由于光谱标定信号k-clock 与OCT 信号之间存在不确定的延时，导致光谱标定结果不准确，成像分辨率降低。延时自动校正算法能够准确地自动校正k-clock 信号与OCT 信号之间的延时。该算法基于提出的平均峰值法和平均半峰全宽(FWHM)法，对OCT 信号进行处理分析，分粗调、微调和精调三步对延时点进行自动查找，根据查找结果完成对延时的校正。延时校正后，通过光谱标定得到波数(k)空间均匀分布的OCT 信号，可以实现高分辨率图像的重建。实验结果显示，经过自动延时校正，成像分辨率可提高60%，证实了该算法的有效性。

本文针对频域光学相干层析成像技术(FDOCT)受到复共轭镜像影响严重的问题，提出一种K 域抽取的色散编码稀疏重构算法(DEFR)。通过在系统的参考臂和样品臂引入一定的色散量，利用数值色散补偿算法精确提取色散因子，采用稀疏重构算法对纵向扫描信号进行迭代提取峰值点及其镜像的频域光谱，减少了迭代中傅里叶变换的次数，实现了对复共轭镜像的压缩。实验结果表明，该算法在有效抑制镜像的同时运算效率提高了46.1%。

为了提高超声内镜检测系统的成像质量，弥补由前端探头工艺性问题造成的回波小、衰减大的问题，设计了基于编码激励与脉冲压缩技术的超声内镜实时成像系统。该系统主要包括前端探头及驱动单元，数据采集、处理及存储单元，交互接口及显示单元等。为了抑制脉冲压缩的旁瓣效应，分别设计了基于匹配滤波与非匹配滤波理论的三种滤波器并仿真对比其旁瓣抑制效果，得出对于4 位Barker 码，采用失配滤波方法可以有效抑制旁瓣，其中通过尖峰滤波法压缩后主瓣宽度可达0.2 mm，峰值旁瓣水平可达-55.0 dB 的结论。最后，利用自行搭建的超声内镜成像平台对靶线样品进行环扫成像，成像速度25 f/s，图像尺寸1 024 pixels×1 024 pixels，证明了系统可行性的同时验证了以上结论的正确性。