Modèle de formation et estimation vectorielle de vitesses en imagerie ultrasonore haute fréquence avec un système à balayage mécanique

par Yang Liu Li

Thèse de doctorat en Acoustique. Traitement du signal et de l'image

Sous la direction de Didier Vray.

Soutenue en 2009

à Lyon, INSA .


  • Résumé

    Un système ultrasonore à balayage mécanique acquiert une image pendant que le transducteur unique est en mouvement. Pour réaliser en même temps des images haute résolution et une cartographie des vitesses de flux, il est nécessaire de développer des méthodes spécifiques d’estimation du mouvement. Dans ce travail, nous développons un modèle de formation de l’image ultrasonore pour un système ultrasonore haute fréquence, large bande à balayage mécanique. A partir de ce modèle, nous proposons 2 estimateurs de vitesse basés d’une part sur l’analyse temps-fréquence du signal d’ouverture dans le domaine espace-fréquence et d’autre part sur l’analyse de la Transformée de Fourier (TF) 2D spatiale (espace k). L'analyse de la DWV du signal chirplet montre que la fréquence centrale est directement liée à la vitesse axiale cible, et la compression de la largeur de bande axiale de WVD dépend de la vitesse latérale de la cible. L’analyse de la TF2D de l’image ou d’une région de l’image US montre clairement que la fréquence centrale latérale est directement liée à la vitesse axiale de la cible, et que la compression de la largeur de bande latérale dépend de la vitesse latérale par rapport à la cible. L’estimation de ces caractéristiques spectrales permet alors de remonter aux vitesses axiale et latérale de la cible. Des simulations de différentes situations correspondant aux paramètres du système réel ont été réalisées. L’estimation 2D de vitesse est en accord avec les valeurs attendues. Notre estimateur permet donc la cartographie des flux avec une seule image pour des orientations de flux et des vitesses où les techniques Doppler sont limitées.


  • Résumé

    In swept-scan ultrasonic imaging system, the single-element transducer continuously moves during emission and reception. It realizes high-frequency (20-50MHz) real-time ultrasound imaging with high spatial resolution. To realize both real-time flow mapping and high-frequency imaging, it is necessary to consider estimating the blood flow 2D velocity with the data of a single image, acquired with a swept-scan transducer. We propose a model of image formation for an ultrasonic broad-band, high frequency, swept-scan transducer system. In a second part, we develop two velocity estimators based firstly on the time-frequency analysis of the “Chirplet signal” in the space-frequency domain and secondly on the 2D Fourier spatial frequency (2DFT) of the system’s PSF. Time-frequency analysis of the “Chirplet signal” is realized with Wigner-Ville Distribution (WVD). The “Chirplet signal” Sf0(u) is the lateral spatial signal chirp signal filtered with the aperture. The analysis of Chirplet’s WVD shows that the centre frequency is directly related to target’s axial velocity, and the compression of the axial bandwidth of WVD depends on target’s lateral relative velocity. 2D Fourier Transform (2DFT) of the system’s PSF shows clearly that the lateral centre frequency is directly related to target’s axial velocity, and the compression of the lateral bandwidth of the system’s 2DFT depends on target’s lateral relative velocity. Simulations of various situations corresponding to real system parameters show the validity of both models. Parabolic flow profiles are also investigated. Mean and standard deviation of the mean error are presented and show a good agreement.

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  • Détails : 1 vol. (112 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 105-108

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  • Cote : C.83(3437)

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