Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2018 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
Texto Completo: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3930 |
Resumo: | Atualmente, as maiores dificuldades para melhorar a qualidade das imagens obtidas pelas técnicas ultrassônicas estão relacionadas ao elevado número de disparos para excitação dos transdutores, à grande quantidade de dados a serem armazenados e ao processamento computacional necessário para a formação das imagens. Este trabalho tem como objetivo avaliar a técnica de geração de imagens por ultrassom utilizando a migração Stolt, baseada em plane wave, e matrizes esparsas (sparse arrays) na recepção dos dados ultrassônicos. A técnica de plane wave foi utilizada para permitir o aumento da taxa de quadros através da diminuição do número de disparos dos elementos do transdutor de ultrassom. Foram realizadas simulações com um phantom desenvolvido no programa Field II em ambiente Matlab e os dados reais foram adquiridos utilizando-se a plataforma Verasonics Vantage 128, com um transdutor linear L11-4v de 128 elementos. As imagens simuladas foram obtidas utilizando-se uma sequência de disparos com variações de ângulos para os 128 elementos na transmissão e 128, 65, 44 e 23 elementos para sparse arrays na recepção. A análise dos resultados foi feita avaliando-se as resoluções axiais e laterais com o critério de FWHM e a qualidade de imagens com os critérios de contraste, MSE, SNR, PSNR e SSIM em imagens simuladas e experimentais, utilizando-se migração Stolt no processamento com plane wave com sparse arrays e o método tradicional DAS. Qualitativamente e quantitativamente, as imagens geradas pelo método proposto apresentaram resultados similares quando comparadas as resoluções laterais e axiais, bem como os critérios de qualidade da imagem. Segundo os resultados e o processamento proposto, a melhor condição esparsa foi de 65 elementos, indicando que a recepção esparsa proposta pelo método pode ser utilizada para o processamento de imagens de ultrassom. |
id |
UTFPR-12_42e1d9d1094e8fd37b40b5e133b195e5 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:repositorio.utfpr.edu.br:1/3930 |
network_acronym_str |
UTFPR-12 |
network_name_str |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
repository_id_str |
|
spelling |
2019-03-01T14:06:21Z2019-03-01T14:06:21Z2018-12-13SCHIEFLER JUNIOR, Nivaldo Theodoro. Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave. 2018. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3930Atualmente, as maiores dificuldades para melhorar a qualidade das imagens obtidas pelas técnicas ultrassônicas estão relacionadas ao elevado número de disparos para excitação dos transdutores, à grande quantidade de dados a serem armazenados e ao processamento computacional necessário para a formação das imagens. Este trabalho tem como objetivo avaliar a técnica de geração de imagens por ultrassom utilizando a migração Stolt, baseada em plane wave, e matrizes esparsas (sparse arrays) na recepção dos dados ultrassônicos. A técnica de plane wave foi utilizada para permitir o aumento da taxa de quadros através da diminuição do número de disparos dos elementos do transdutor de ultrassom. Foram realizadas simulações com um phantom desenvolvido no programa Field II em ambiente Matlab e os dados reais foram adquiridos utilizando-se a plataforma Verasonics Vantage 128, com um transdutor linear L11-4v de 128 elementos. As imagens simuladas foram obtidas utilizando-se uma sequência de disparos com variações de ângulos para os 128 elementos na transmissão e 128, 65, 44 e 23 elementos para sparse arrays na recepção. A análise dos resultados foi feita avaliando-se as resoluções axiais e laterais com o critério de FWHM e a qualidade de imagens com os critérios de contraste, MSE, SNR, PSNR e SSIM em imagens simuladas e experimentais, utilizando-se migração Stolt no processamento com plane wave com sparse arrays e o método tradicional DAS. Qualitativamente e quantitativamente, as imagens geradas pelo método proposto apresentaram resultados similares quando comparadas as resoluções laterais e axiais, bem como os critérios de qualidade da imagem. Segundo os resultados e o processamento proposto, a melhor condição esparsa foi de 65 elementos, indicando que a recepção esparsa proposta pelo método pode ser utilizada para o processamento de imagens de ultrassom.Nowadays, the major difficulties to improve the quality of the images using the ultrasonic techniques are related to the high number of shots used for transducer excitation, large quantities of storage data and the necessary computer processing for imaging. The purpose of this work is to evaluate the technique of image generation by ultrasound using the Stolt migration, based in plane wave and sparse arrays in the ultrasonic data reception. The plane wave technique was used to allow the increase of the frame rate by decreasing the number of shots of the ultrasound transducer elements. Simulations were made using a phantom developed in the Field II program in a Matlab environment and the actual data were acquired using the Verasonics Vantage 128 platform, with the 128-element L11-4v linear transducer. The simulated images were obtained by using a shooting sequence with angle variations for the 128 elements in the transmission and 128, 65, 44 and 23 elements for sparse arrays in the reception. The analysis of the results was accomplished by evaluating the axial and lateral resolutions using the FWHM criterion and the image quality with the criteria of contrast, MSE, SNR, PSNR and SSIM in the experimental and simulated images by using Stolt’s migration with plane wave and sparse arrays processing and the traditional DAS method. Qualitatively and quantitatively, the generated images by the proposed method showed similar results when compared in terms of the lateral and axial resolutions as well the quality image criteria. According to the results and the proposed processing method, the best sparse condition was obtained with 65 elements, indicating that the sparse reception suggested by the technique can be used for ultrasound image processing.Conselho Nacional do Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do ParanáporUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática IndustrialUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICAEngenharia ElétricaUltrassomUltrassonografiaDiagnóstico por ultrassomProcessamento de imagens - Técnicas digitaisTransdutoresUltrasonicsUltrasonic imagingDiagnostic ultrasonic imagingImage processing - Digital techniquesTransducersGeração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane waveUltrasound imaging generation using sparse arrays and plane wave techniquesinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisCuritibaMaia, Joaquim Miguelhttp://lattes.cnpq.br/6369674496221915Assef, Amauri AmorinSchneider, Fábio Kurthttp://lattes.cnpq.br/0720172921923496http://lattes.cnpq.br/1463591813823167Maia, Joaquim MiguelRodrigues, Marco Aurélio BenedettiValente, Solivan ArantesMiranda, Caio Marcelo deMalthez, Anna Luiza Metidierihttp://lattes.cnpq.br/7547185444005370Schiefler Junior, Nivaldo Theodoroinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/2/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD52ORIGINALCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdfCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdfapplication/pdf19514776http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/1/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf88df14c839a45572b1fbcde3da01954aMD51TEXTCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdf.txtCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdf.txtExtracted texttext/plain188282http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/4/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf.txta47884b98974559ebd979bf587cfce58MD54THUMBNAILCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdf.jpgCT_CPGEI_D_Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro_2018.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1338http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/3/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf.jpg1f88c3b2156b50e79f710cf4c19af4c5MD531/39302019-03-03 03:00:41.185oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2019-03-03T06:00:41Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
dc.title.pt_BR.fl_str_mv |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
dc.title.alternative.pt_BR.fl_str_mv |
Ultrasound imaging generation using sparse arrays and plane wave techniques |
title |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
spellingShingle |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Ultrassom Ultrassonografia Diagnóstico por ultrassom Processamento de imagens - Técnicas digitais Transdutores Ultrasonics Ultrasonic imaging Diagnostic ultrasonic imaging Image processing - Digital techniques Transducers Engenharia Elétrica |
title_short |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
title_full |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
title_fullStr |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
title_full_unstemmed |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
title_sort |
Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave |
author |
Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro |
author_facet |
Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro |
author_role |
author |
dc.contributor.advisor1.fl_str_mv |
Maia, Joaquim Miguel |
dc.contributor.advisor1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/6369674496221915 |
dc.contributor.advisor-co1.fl_str_mv |
Assef, Amauri Amorin Schneider, Fábio Kurt |
dc.contributor.advisor-co1Lattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/0720172921923496 http://lattes.cnpq.br/1463591813823167 |
dc.contributor.referee1.fl_str_mv |
Maia, Joaquim Miguel |
dc.contributor.referee2.fl_str_mv |
Rodrigues, Marco Aurélio Benedetti |
dc.contributor.referee3.fl_str_mv |
Valente, Solivan Arantes |
dc.contributor.referee4.fl_str_mv |
Miranda, Caio Marcelo de |
dc.contributor.referee5.fl_str_mv |
Malthez, Anna Luiza Metidieri |
dc.contributor.authorLattes.fl_str_mv |
http://lattes.cnpq.br/7547185444005370 |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Schiefler Junior, Nivaldo Theodoro |
contributor_str_mv |
Maia, Joaquim Miguel Assef, Amauri Amorin Schneider, Fábio Kurt Maia, Joaquim Miguel Rodrigues, Marco Aurélio Benedetti Valente, Solivan Arantes Miranda, Caio Marcelo de Malthez, Anna Luiza Metidieri |
dc.subject.cnpq.fl_str_mv |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA |
topic |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA ELETRICA Ultrassom Ultrassonografia Diagnóstico por ultrassom Processamento de imagens - Técnicas digitais Transdutores Ultrasonics Ultrasonic imaging Diagnostic ultrasonic imaging Image processing - Digital techniques Transducers Engenharia Elétrica |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Ultrassom Ultrassonografia Diagnóstico por ultrassom Processamento de imagens - Técnicas digitais Transdutores Ultrasonics Ultrasonic imaging Diagnostic ultrasonic imaging Image processing - Digital techniques Transducers |
dc.subject.capes.pt_BR.fl_str_mv |
Engenharia Elétrica |
description |
Atualmente, as maiores dificuldades para melhorar a qualidade das imagens obtidas pelas técnicas ultrassônicas estão relacionadas ao elevado número de disparos para excitação dos transdutores, à grande quantidade de dados a serem armazenados e ao processamento computacional necessário para a formação das imagens. Este trabalho tem como objetivo avaliar a técnica de geração de imagens por ultrassom utilizando a migração Stolt, baseada em plane wave, e matrizes esparsas (sparse arrays) na recepção dos dados ultrassônicos. A técnica de plane wave foi utilizada para permitir o aumento da taxa de quadros através da diminuição do número de disparos dos elementos do transdutor de ultrassom. Foram realizadas simulações com um phantom desenvolvido no programa Field II em ambiente Matlab e os dados reais foram adquiridos utilizando-se a plataforma Verasonics Vantage 128, com um transdutor linear L11-4v de 128 elementos. As imagens simuladas foram obtidas utilizando-se uma sequência de disparos com variações de ângulos para os 128 elementos na transmissão e 128, 65, 44 e 23 elementos para sparse arrays na recepção. A análise dos resultados foi feita avaliando-se as resoluções axiais e laterais com o critério de FWHM e a qualidade de imagens com os critérios de contraste, MSE, SNR, PSNR e SSIM em imagens simuladas e experimentais, utilizando-se migração Stolt no processamento com plane wave com sparse arrays e o método tradicional DAS. Qualitativamente e quantitativamente, as imagens geradas pelo método proposto apresentaram resultados similares quando comparadas as resoluções laterais e axiais, bem como os critérios de qualidade da imagem. Segundo os resultados e o processamento proposto, a melhor condição esparsa foi de 65 elementos, indicando que a recepção esparsa proposta pelo método pode ser utilizada para o processamento de imagens de ultrassom. |
publishDate |
2018 |
dc.date.issued.fl_str_mv |
2018-12-13 |
dc.date.accessioned.fl_str_mv |
2019-03-01T14:06:21Z |
dc.date.available.fl_str_mv |
2019-03-01T14:06:21Z |
dc.type.status.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
format |
doctoralThesis |
status_str |
publishedVersion |
dc.identifier.citation.fl_str_mv |
SCHIEFLER JUNIOR, Nivaldo Theodoro. Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave. 2018. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3930 |
identifier_str_mv |
SCHIEFLER JUNIOR, Nivaldo Theodoro. Geração de imagens por ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave. 2018. 126 f. Tese (Doutorado em Engenharia Elétrica e Informática Industrial) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2018. |
url |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/3930 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba |
dc.publisher.program.fl_str_mv |
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial |
dc.publisher.initials.fl_str_mv |
UTFPR |
dc.publisher.country.fl_str_mv |
Brasil |
publisher.none.fl_str_mv |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná Curitiba |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) instacron:UTFPR |
instname_str |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) |
instacron_str |
UTFPR |
institution |
UTFPR |
reponame_str |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
collection |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) |
bitstream.url.fl_str_mv |
http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/2/license.txt http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/1/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/4/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf.txt http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/3930/3/CT_CPGEI_D_Schiefler%20Junior%2c%20Nivaldo%20Theodoro_2018.pdf.jpg |
bitstream.checksum.fl_str_mv |
b9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95b 88df14c839a45572b1fbcde3da01954a a47884b98974559ebd979bf587cfce58 1f88c3b2156b50e79f710cf4c19af4c5 |
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv |
MD5 MD5 MD5 MD5 |
repository.name.fl_str_mv |
Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) |
repository.mail.fl_str_mv |
|
_version_ |
1797043885615087616 |