USG/PWI - Historia wersji

Tsteifer: /* Obrazowanie falą płaską */

2016-10-20T13:21:00Z

Obrazowanie falą płaską

Tsteifer: /* Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału */

2016-10-20T13:05:27Z

Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału

Mlew: /* Obrazowanie falą płaską */

2016-07-27T17:41:27Z

Obrazowanie falą płaską

Mlew: /* Obrazowanie falą płaską */

2016-07-27T17:40:19Z

Obrazowanie falą płaską

Tsteifer: /* Obrazowanie falą płaską */

2016-07-27T13:37:14Z

Obrazowanie falą płaską

Tsteifer: /* Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału */

2016-07-27T12:19:15Z

Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału

Mlew o 12:20, 3 lip 2016

2016-07-03T12:20:15Z

Tsteifer: /* Surowe dane RF */

2016-07-01T11:01:26Z

Surowe dane RF

Tsteifer: /* Literatura */

2016-06-28T14:30:10Z

Literatura

Tsteifer: /* Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału */

2016-06-28T14:30:01Z

Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału

@@ Linia 14: / Linia 14: @@
 pitch = 0.21e-3 # Deklarowana odległość między środkami przetworników nadawczo-odbiorczych (tzw. pitch) [m]
 theta = [ -1.74532925e-01 , -1.39626340e-01,  -1.04719755e-01,  -6.98131701e-02,
    -3.49065850e-02,  -2.77555756e-17,   3.49065850e-02 ,  6.98131701e-02,
 .04719755e-01  , 1.39626340e-01  , 1.74532925e-01] # kąty dla kolejnych nadań
 NT = 192 # Liczba przetworników w pełnej aperturze

@@ Linia 43: / Linia 43: @@
 mindepth = 0.005 # minimalna głębokość [m]
-X0 = np.arange(-halfWidth,halfWidth,ar)
+X0 = np.arange(-halfWidth,halfWidth,step)
-R0 = np.arange(mindepth,maxdepth,br)
+R0 = np.arange(mindepth,maxdepth,step)
 Grid_div_x,Grid_div_z = np.meshgrid(X0,R0,indexing='xy') # tablice ze współrzędnymi
 </source>

@@ Linia 1: / Linia 1: @@
 ==Obrazowanie falą płaską==
-W obrazowaniu fala płaską (ang. PWI - Plane Wave Imaging) wektor opóźnień nadawczych ma postać prostej, co pozwala uformować wiązkę o płaskim froncie falowym. W odróżnieniu do rozważanej wcześniej metody klasycznego beamformingu, wiązka taka jest nieogniskowana. O froncie falowym w PWI możemy myśleć jak o froncie fali pochodzącej ze źródła punktowego (ognisko wirtualne) położonego względnie daleko za aperturą (w tym sensie, że różnice w czasach przejścia od ogniska wirtualnego do różnych przetworników nadawczych są pomijalne).<br>
+W obrazowaniu fala płaską (ang. PWI - Plane Wave Imaging) wektor opóźnień nadawczych ma postać prostej, co pozwala uformować wiązkę o płaskim froncie falowym. W odróżnieniu do rozważanej wcześniej metody klasycznego beamformingu, wiązka taka jest nieogniskowana. O froncie falowym w PWI możemy myśleć jak o froncie fali pochodzącej ze źródła punktowego (ognisko wirtualne) położonego względnie daleko za aperturą (w tym sensie, że różnice w czasach przejścia od ogniska wirtualnego do różnych przetworników nadawczych są pomijalne).
 O ile nie ograniczają nas możliwości techniczne sprzętu (np. mała moc obliczeniowa), w PWI staramy się nadawać i odbierać pełną aperturą. Punktem wyjścia jest fala płaska nadawana pod kątem zerowym względem apertury. Takiemu schematowi nadawczemu odpowiada wektor opóźnień określony funkcją stałą (wszystkie przetworniki nadają w tym samym momencie). Obrót wykresu opóźnień nadawczych odpowiada zmianie kąta nadawczego.
 Do stworzenia obrazu ultradźwiękowego wystarczą nam dane zebrane dla pojedynczego nadania (z jednego kąta). W praktyce jednak wykonuje się kilka pomiarów (nadań, strzałów itp.) dla kilku rożnych kątów - pozwala to uzyskać poprawę zarówno rozdzielczości punktowej obrazu, jak i poprawę kontrastu i zwiększenie stosunku sygnału do szumu (SNR - Signal-to-Noise Ratio).

@@ Linia 2: / Linia 2: @@
 W obrazowaniu fala płaską (ang. PWI - Plane Wave Imaging) wektor opóźnień nadawczych ma postać prostej, co pozwala uformować wiązkę o płaskim froncie falowym. W odróżnieniu do rozważanej wcześniej metody klasycznego beamformingu, wiązka taka jest nieogniskowana. O froncie falowym w PWI możemy myśleć jak o froncie fali pochodzącej ze źródła punktowego (ognisko wirtualne) położonego względnie daleko za aperturą (w tym sensie, że różnice w czasach przejścia od ogniska wirtualnego do różnych przetworników nadawczych są pomijalne).<br>
 O ile nie ograniczają nas możliwości techniczne sprzętu (np. mała moc obliczeniowa), w PWI staramy się nadawać i odbierać pełną aperturą. Punktem wyjścia jest fala płaska nadawana pod kątem zerowym względem apertury. Takiemu schematowi nadawczemu odpowiada wektor opóźnień określony funkcją stałą (wszystkie przetworniki nadają w tym samym momencie). Obrót wykresu opóźnień nadawczych odpowiada zmianie kąta nadawczego.
-[[Plik:Rys_falaplaska.png|200px|thumb|right|Schemat ilustrujący nadanie falą płaską pod kątami: a) zerowym i b)niezerowym]]
+[[Plik:Rys_falaplaska.png|200px|thumb|right|Schemat ilustrujący nadanie falą płaską pod różnymi kątami]]
 Do stworzenia obrazu ultradźwiękowego wystarczą nam dane zebrane dla pojedynczego nadania (z jednego kąta). W praktyce jednak wykonuje się kilka pomiarów (nadań, strzałów itp.) dla kilku rożnych kątów - pozwala to uzyskać poprawę zarówno rozdzielczości punktowej obrazu, jak i poprawę kontrastu i zwiększenie stosunku sygnału do szumu (SNR - Signal-to-Noise Ratio).

@@ Linia 13: / Linia 13: @@
 na = 3 # Liczba nadań
-theta = [-10,0,10] # kąty dla kolejnych nadań
+theta = [ -1.74532925e-01 , -1.39626340e-01,  -1.04719755e-01,  -6.98131701e-02,
 NT = 192 # Liczba przetworników w pełnej aperturze

@@ Linia 30: / Linia 30: @@
 ===Rekonstrukcja obrazu z pojedynczego strzału===
 W przypadku klasycznej rekonstrukcji dokonywaliśmy najpierw przesunięcia w czasie próbek RF, a następnie przesunięty (syntezowany) obraz interpolowaliśmy do siatki odpowiadającej rzeczywistym proporcjom obrazowanej struktury. W przypadku PWI wygodniej będzie nam najpierw określić siatkę, a następnie dla kolejnych punktów na tej siatce liczyć wartość pikseli.
-Poniższy kod wygeneruje dwie tablice, w których przechowywane są współrzędne poziome i pionowe w [m] kolejnych punktów siatki. Siatka jest generowana przy założeniu, że punkt (0,0) znajduje się w środku apertury. Przyjmuje się, że aby otrzymać optymalną jakość obrazowania na jedną długość fali powinny przypadać przynajmniej cztery próbki obrazu (por. Smith 1966, rozdział 11).
+Poniższy kod wygeneruje dwie tablice, w których przechowywane są współrzędne poziome i pionowe w [m] kolejnych punktów siatki. Siatka jest generowana przy założeniu, że punkt (0,0) znajduje się w środku apertury. Cztery próbki na długość fali powinny wystarczyć do otrzymania wystarczająco dobrej jakości obrazu.
 <source lang = python>

@@ Linia 1: / Linia 1: @@
 ==Obrazowanie falą płaską==
 W obrazowaniu fala płaską (ang. PWI - Plane Wave Imaging) wektor opóźnień nadawczych ma postać prostej, co pozwala uformować wiązkę o płaskim froncie falowym. W odróżnieniu do rozważanej wcześniej metody klasycznego beamformingu, wiązka taka jest nieogniskowana. O froncie falowym w PWI możemy myśleć jak o froncie fali pochodzącej ze źródła punktowego (ognisko wirtualne) położonego względnie daleko za aperturą (w tym sensie, że różnice w czasach przejścia od ogniska wirtualnego do różnych przetworników nadawczych są pomijalne).<br>
-O ile nie ograniczają nas możliwości techniczne sprzętu (np. mała moc obliczeniowa), w PWI staramy się nadawać i odbierać pełną aperturą. Punktem wyjścia jest fala płaska nadawana pod kątem zerowym względem apertury. Takiemu schematowi nadawczemu odpowiada wektor opóźnień określony funkcją stałą (wszystkie przetworniki nadają w tym samym momencie). Obrót wykresu opóźnień nadawczych odpowiada zmianie kąta nadawczego.<br> [[Plik:Rys_falaplaska.png|200px|thumb|right|Schemat ilustrujący nadanie falą płaską pod kątami: a) zerowym i b)niezerowym]]
+O ile nie ograniczają nas możliwości techniczne sprzętu (np. mała moc obliczeniowa), w PWI staramy się nadawać i odbierać pełną aperturą. Punktem wyjścia jest fala płaska nadawana pod kątem zerowym względem apertury. Takiemu schematowi nadawczemu odpowiada wektor opóźnień określony funkcją stałą (wszystkie przetworniki nadają w tym samym momencie). Obrót wykresu opóźnień nadawczych odpowiada zmianie kąta nadawczego.
 Do stworzenia obrazu ultradźwiękowego wystarczą nam dane zebrane dla pojedynczego nadania (z jednego kąta). W praktyce jednak wykonuje się kilka pomiarów (nadań, strzałów itp.) dla kilku rożnych kątów - pozwala to uzyskać poprawę zarówno rozdzielczości punktowej obrazu, jak i poprawę kontrastu i zwiększenie stosunku sygnału do szumu (SNR - Signal-to-Noise Ratio).
 Parametry potrzebne do dalszej pracy:
 <source lang = python>
 f0 = 5.5e6 # Częstotliwość nadawcza [Hz]
@@ Linia 15: / Linia 17: @@
 NT = 192 # Liczba przetworników w pełnej aperturze
 Ntr = 192 # Pełna subapertura nadawcza
 </source>
@@ Linia 30: / Linia 31: @@
 W przypadku klasycznej rekonstrukcji dokonywaliśmy najpierw przesunięcia w czasie próbek RF, a następnie przesunięty (syntezowany) obraz interpolowaliśmy do siatki odpowiadającej rzeczywistym proporcjom obrazowanej struktury. W przypadku PWI wygodniej będzie nam najpierw określić siatkę, a następnie dla kolejnych punktów na tej siatce liczyć wartość pikseli.
 Poniższy kod wygeneruje dwie tablice, w których przechowywane są współrzędne poziome i pionowe w [m] kolejnych punktów siatki. Siatka jest generowana przy założeniu, że punkt (0,0) znajduje się w środku apertury. Przyjmuje się, że aby otrzymać optymalną jakość obrazowania na jedną długość fali powinny przypadać przynajmniej cztery próbki obrazu (por. Smith 1966, rozdział 11).
 <source lang = python>
 halfWidth = 0.02 # Połowa szerokości obrazowania [m]
@@ Linia 42: / Linia 44: @@
 </source>
 gdzie <math>s_k(i)</math> to sygnał z danego przetwornika odbiorczego; <math>t_{tr}(x,y)</math> czas przejścia fali do punktu obrazowania; <math>t_k(x,y)</math> czas przejścia fali odbitej z punktu do przetwornika <math>k</math>.<br>
 Dla ustalonego przetwornika <math>k</math> i punktu (x,y) opóźnienie liczone jest jako czas przejścia fali od początku nadania do punktu i z powrotem do danego przetwornika odbiorczego.
-W przypadku PWI możemy założyć, że dla kąta nadawczego <math>\theta</math><br>
+W przypadku PWI możemy założyć, że dla kąta nadawczego <math>\theta</math>
-<math>t_{tr}(x,y) = (x\cdot sin(\theta)+y\cdot cos(\theta))/c + t_{start} + d </math>, <br>
 gdzie <math>d</math> jest pewnym przesunięciem stałym dla danego nadania - wyznaczonym przez położenie chwili zerowej (moment rozpoczęcia akwizycji).

@@ Linia 19: / Linia 19: @@
 ===Surowe dane RF===
-Do dyspozycji mamy ponownie dwa pliki z pomiarów na fantomie nitkowym (usg2_nitki.npy) i cystowym (usg2_cysty.npy). W każdym pliku znajduje się trójwymiarowa tablica <math>NT\times N \times na </math>
+Do dyspozycji mamy ponownie dwa pliki z pomiarów na fantomie nitkowym ([http://www.fuw.edu.pl/~jarekz/FUW-FID-2016/raw-data/usg2_pwi_nitki.npy usg2_nitki.npy]) i cystowym ([http://www.fuw.edu.pl/~jarekz/FUW-FID-2016/raw-data/usg2_pwi_cysty.npy usg2_cysty.npy]). W każdym pliku znajduje się trójwymiarowa tablica <math>NT\times N \times na </math>
 <br> gdzie <math>N</math> odpowiada czasowi rejestracji (maksymalnej głębokości obrazowanej) danych z pojedynczego nadania. <br>
 Kluczowe dla dalszych obliczeń będzie wyznaczenie chwili zerowej, czyli momentu rozpoczęcia akwizycji danych. Na różnych urządzeniach przyjmowane są różne konwencje - czasami akwizycja danych rozpoczyna się w momencie, gdy rozpoczyna się nadawanie; czasami akwizycja rozpoczyna się jeszcze przed nadawaniem. <br>

← poprzednia wersja		Wersja z 14:30, 28 cze 2016
Linia 72:		Linia 72:
	#Cikes, Maja, et al. "Ultrafast cardiac ultrasound imaging: Technical principles, applications, and clinical benefits." JACC: Cardiovascular Imaging 7.8 (2014): 812-823.		#Cikes, Maja, et al. "Ultrafast cardiac ultrasound imaging: Technical principles, applications, and clinical benefits." JACC: Cardiovascular Imaging 7.8 (2014): 812-823.
	#Montaldo, Gabriel, et al. "Coherent plane-wave compounding for very high frame rate ultrasonography and transient elastography." Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, IEEE Transactions on 56.3 (2009): 489-506.		#Montaldo, Gabriel, et al. "Coherent plane-wave compounding for very high frame rate ultrasonography and transient elastography." Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control, IEEE Transactions on 56.3 (2009): 489-506.
		+	#Smith, Warren J. Modern optical engineering. Tata McGraw-Hill Education, 1966.