具体描述
编辑推荐
可供生物医学工程学专业的本科生和研究生使用，亦可供从事其他领域超声成像检测技术的研究人员参考。内容简介
以数学物理方法和线性系统理论为基础，比较详细地介绍了超声成像原理和算法。《超声成像算法导论》分为四个部分。一部分是基础理论，包括线性系统理论在成像中的应用，有关波动方程的数学物理方法、波的传播与衍射原理；第二部分是成像模型及其算法实现，包括动态聚焦超声成像模型、基于非衍射波的Fourier超声成像模型、基于角谱播原理的Fourier超声成像模型、宽频带超声成像模型、任意声场下的Fourier成像模型等；第三部分为合成孔径成像方法，包括合成聚焦成像、多阵元合成孔径聚焦成像、合成接收孔径成像、合成发射孔径成像等；后-部分介绍超声编码发射技术在成像系统中的应用。《超声成像算法导论》部分内容受国家自然科学基金项目 （60471057）资助。
目录
总序前言
第1章 绪论
1.1 医学超声成像发展历史
1.2 国内外研究进展
1.2.1 数字化成像
1.2.2 谐波成像
1.2.3 超声体成像
1.2.4 组织弹性成像
1.2.5 合成孔径成像
1.2.6 Fourier成像系统
1.3 本书内容安排
第2章 超声成像中的线性系统理论
2.1 Fourier变换性质及其应用
2.1.1 Fourier变换
2.1.2 性质
2.2 一个一维成像的例子
2.2.1 目标建模
2.2.2 系统建模
2.2.3 逆问题求解
2.3 匹配滤波器
2.4 带通信号的相干处理
2.5 时域中的Doppler现象
2.5.1 系统模型
2.5.2 逆问题求解
2.5.3 分辨率
第3章 数学物理方程基础知识
3.1 几种常见的数学物理方程
3.1.1 静电势Laplace和Possion方程
3.1.2 波动方程和Helmholtz方程
3.1.3 线性超声声学简介
3.2 直角坐标系下波动方程的解
3.2.1 分离变量法求解
3.2.2 讨论
3.3 圆柱坐标下波动方程的解
3.3.1 分离变量法求解
3.3.2 讨论
第4章 标量衍射理论
4.1 标量衍射理论回顾
4.2 格林定理
4.3 基尔霍夫积分定理
4.4 平面屏幕衍射的基尔霍夫理论
4.4.1 基尔霍夫积分定理的应用
4.4.2 基尔霍夫衍射公式
4.5 平面屏幕衍射的瑞利一索末菲理论
4.5.1 格林函数的选择
4.5.2 瑞利一索末菲衍射公式
4.5.3 衍射与线性系统的关系
4.5.4 利用瑞利一索末菲衍射公式计算声场
4.6 角谱传播原理
4.6.1 角谱及其物理解释
4.6.2 角谱的传播
4.6.3 利用角谱计算声场
第5章 超声成像建模
5.1 动态聚焦成像建模
5.1.1 一个阵元的辐射模式
5.1.2 动态聚焦成像建模
5.2 基于非衍射波的Fourier成像建模
5.2.1 X-wave
5.2.2 Fourier超声成像模型
5.3 基于角谱传播原理的Fourier成像建模
……
第6章 合成孔径成像
第7章 信号编码技术在超声成像中的应用
参考文献
精彩书摘
第1章 绪论具有不同密度、不同声速等理化特性的生物组织器官，对外来的超声波能量将产生反射、透射、散射、衰减和非线性参量等物理效应，运动组织还将产生Dopp1er效应，提取、分析或显示这些生物组织被超声波作用后的信息，就可以观察生物组织的内在特性。医学超声成像，就是以超声波作为被探测信息的载体，利用电子信息学、计算机图像处理等技术手段，提取超声回波传递的生物内部信息，对生物组织器官进行成像。
1.1 医学超声成像发展历史
声学是物理学中的一个重要部分，而超声学是声学中的一个分支学科。超声学的发展还只是19世纪末20世纪初的事，它的迅速发展不仅是物理学发展的结果，也是工业、军事上迫切需要的结果。1912年发生了一出震惊世界的大悲剧，英国客轮泰坦尼克号（Titanic）在北美海岸附近与冰山相撞沉没，几乎所有乘客都葬身海底，这激起了人们在视度不良的情况下，发现水下或水上障碍物的强烈愿望。
1917年，法国科学家Langevin发现反压电效应，他用高频电磁场加在石英片上获得超声，提出了用超声在水下做探测的“水下定位法”，从此开始了超声检测的时代。1928年，Dunn等研究了超声的生物效应，在德国申报了超声治疗机的专利，但是直到1939年才出现了超声治疗坐骨神经痛获得良好结果的报告，可见超声治疗学是超声生物医学中最先发展的领域。
1928年，Soko1ov叙述了超声探测金属中裂隙的方法。1942年，Dussik和Firestone首先把超声工业探伤原理引用到医学诊断中，用连续波超声来诊断颅脑疾病。
前言/序言
1949年奥地利学者K．T．Dussik利用超声脉冲波对脑部疾病进行了成功的诊断，开超声成像理论和技术之先河。通过半个世纪科学家和工程师的努力，现代的超声成像仪已广泛应用于临床医学诊断，它可以获得器官的任意断面图像，还可观察运动器官的活动情况。超声影像诊断无痛苦与危险，属于非损伤性检查。与X射线影像诊断相比，它具有无辐射、价格低、使用方便等优势。基于这些突出的性能，超声影像诊断成为医学成像领域中颇具生命力的现代诊断技术。在我国，有关超声成像的书籍不多，而且绝大部分书籍主要涉及超声图谱及其医学方面的诊断，还有一小部分是关于超声成像原理介绍和系统设计。对超声成像最关键的算法问题几乎没有什么书籍进行系统的介绍。而现代的超声成像算法不仅决定了系统的结构，决定了系统的工作方式，而且决定了系统的成像质量，决定了仪器的成本和市场效益。可以认为，谁掌握了新的高效率的成像算法，谁就能在超声成像研发领域占有一席之地。
本书的目的就是提供给读者常用的超声成像算法，涵盖了目前在超声成像领域中广泛采用的合成孔径成像算法，超声编码发射成像技术，以及一种新的成像理论——Fourier超声成像。本书的特点就是以数学物理为理论基础，以线性系统为工具，以Fourier变换为手段，对超声成像进行理论探讨和建模。本书理论严谨，逻辑性强，内容新颖，启发性高。书中所涉及的许多内容都是作者近十年来研究工作的结晶。希望读者通过对本书的学习，能够从理论的角度去分析成像原理，建立成像系统，探讨提高成像质量的途径。
毫无疑问，大量国内外同行研究的文献和作者所在实验室的成果为本书的编著提供了很好的素材。感谢本书中所引用文献的作者，感谢研究生杜春宁、韩雪梅为本书部分资料收集和验证所做的工作，感谢为本书的完成提出许多宝贵建议的吴华宝老师。
用户评价
我之所以购买《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》，主要原因在于我是一名正在攻读相关专业硕士的学生，对于超声成像这一关键技术领域的研究非常感兴趣，并且希望能够掌握其核心的算法知识。这本书的出版方是中国科学技术大学，这无疑赋予了它极高的学术声誉和严谨的学术品质。拿到书后，我首先被其内容结构所吸引。它并没有将所有算法一股脑地堆砌进来，而是非常有条理地从基础知识讲起，逐步深入到复杂的算法。开篇部分，作者对超声波的物理特性以及其在成像过程中的应用进行了详尽的介绍，这为后续算法的学习奠定了坚实的理论基础。我特别喜欢书中对“声传播模型”的讲解，作者不仅解释了声波在不同介质中的传播规律，还结合了衍射、散射等现象，让我对超声波在人体组织中的行为有了更清晰的认识。这对于理解后续的成像算法至关重要。书中对“信号采集”的描述也十分到位，详细介绍了换能器的工作原理、信号的数字化过程以及常见的采样技术。作者在讲解过程中，穿插了大量的图示和示意图，极大地增强了内容的直观性。我尤其欣赏作者在讲解“回波信号处理”时，对各种滤波算法的细致阐述。他不仅仅列出公式，更重要的是解释了每种算法的设计思路、数学原理以及它们在实际应用中能够解决的问题，比如如何有效地抑制噪声、提升图像的信噪比。这种由浅入深的讲解方式，让我在理解算法的同时，也能体会到算法设计的精妙和实用性。
评分我作为一名对前沿科技充满兴趣的普通读者，偶然间看到了《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》这本书。我的初衷是想了解一下，这项被广泛应用于医学检查的超声技术，其背后究竟隐藏着怎样的“魔法”。拿到书后，我被其详尽的目录和丰富的插图所吸引。虽然书名中带有“算法”二字，让我一开始有些畏惧，但实际阅读下来，却发现这本书对于非专业读者也非常友好。作者在开篇部分，用非常形象的比喻，将超声波的产生和传播过程描述得栩栩如生，让我仿佛看到了声波在空气和水中跳跃的景象。我尤其对书中关于“声阻抗匹配”的讲解印象深刻。作者解释了为什么超声波在穿过不同介质时，会发生反射和折射，以及如何通过“匹配层”来减小能量的损失，确保更多的声波能够进入人体。这让我明白，即使是一个小小的超声探头，也蕴含着深刻的物理原理。书中对“超声成像模式”的介绍也让我大开眼界。除了我们熟知的灰度成像，作者还详细介绍了彩色多普勒成像、能量多普勒成像等，并解释了它们各自的原理和应用。我特别喜欢作者在讲解彩色多普勒成像时，将血流的速度和方向比作“河流的颜色”，红色代表朝着探头方向流动，蓝色则代表远离探头。这种生动有趣的讲解方式，让我能够快速理解复杂的概念。这本书让我意识到，超声成像技术绝非简单的“发波”和“听声”，而是包含着一套精妙的算法体系，它将微弱的回声信号转化为我们能够理解的医学影像，为疾病诊断提供了重要的依据。
评分坦白说，在翻阅《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》之前，我对“超声成像算法”这个概念是相当模糊的。我只知道超声波可以用来“看”东西，但具体是如何实现的，中间经历了哪些步骤，算法在其中扮演什么角色，一无所知。这本书的出现，无疑为我打开了一扇新世界的大门。它的内容深度和广度都超出了我的预期。作者在介绍基本的成像算法时，非常注重理论与实践的结合。例如，在讲解“信号处理”这一部分，作者详细介绍了滤波、去噪、增益补偿等关键步骤。他不仅给出了相关的数学公式，更重要的是，解释了这些算法在超声成像过程中所要解决的实际问题。比如，为什么需要滤波？是因为原始回波信号中包含了大量的噪声，这些噪声会干扰图像的质量。而滤波算法，就像是给信号做一次“精细梳理”，去除杂质，保留有用的信息。作者在讲解时，会举例说明不同滤波算法的优缺点，以及它们在不同场景下的适用性。这种深入的分析，让我不再满足于“知道有这个算法”，而是开始思考“为什么这个算法有效”以及“如何根据实际情况选择最优算法”。我印象特别深刻的是关于“图像重建”的章节。作者从最基础的二维成像开始，逐步深入到三维重建，并介绍了常用的重建算法，如延迟叠加法（Delay-and-Sum）等。他不仅推导了算法的数学模型，还结合了模拟数据和实际的超声图像，展示了算法的运行效果，以及不同算法带来的图像差异。这种严谨而又直观的讲解方式，让我深刻体会到算法设计的精妙之处，也让我对超声成像技术的科学性有了更深的认识。
评分这本书，我可以说是在相当高的期望下开始阅读的。作为一名在影像技术领域摸爬滚打多年的工程师，我深知算法在超声成像中的核心地位，也一直在寻找一本能够系统性地梳理和总结这些算法的权威著作。 《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》不负众望，它的内容深度和理论严谨性都给我留下了深刻的印象。作者在讲解“超声波的产生与探测”时，对压电效应、换能器设计等细节进行了深入的探讨，并且给出了相关的电路模型和性能分析，这对于理解前端信号的获取至关重要。我尤其欣赏书中关于“回波信号的解卷积”的章节。作者详细介绍了回波信号的形成过程，包括换能器的脉冲响应和介质的散射特性，并阐述了如何通过解卷积算法来恢复原始的散射信号，从而提高图像的分辨率。他对不同解卷积算法，如维纳滤波、Lucy-Richardson算法等的详细推导和比较，为我解决实际中的模糊问题提供了宝贵的思路。书中对“相干成像”和“全息成像”的介绍也极具前瞻性，作者不仅解释了这些先进成像技术的原理，还探讨了它们在提高成像质量和获取更多信息方面的潜力。我特别喜欢作者在讲解“自适应束形成算法”时，对不同自适应准则的比较和分析，以及它们在抑制干扰、提升信噪比方面的优势。这本书的价值在于，它不仅仅是罗列算法，更是深入剖析了每种算法背后的物理原理和数学基础，让我能够真正理解“为什么”以及“如何”去应用这些算法。
评分说实话，当我翻开《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》这本书时，我的内心是有点忐忑的。毕竟“算法”这个词，听起来就充满了数学和编程的挑战。我是一名普通的用户，只是对超声成像技术在医疗领域的应用感到好奇，并不期望深入到技术细节。然而，这本书的开篇就给了我一个惊喜。作者并没有直接抛出那些复杂的公式，而是先用非常生动形象的语言，讲述了超声波如何“看见”我们身体内部。他将声波比作“看不见的触手”，通过触摸身体内部的组织，来感知它们的形状和密度。我特别喜欢书中关于“回声定位”的讲解。作者用了一个非常贴切的比喻，就像是在黑暗中发出声音，然后根据声音的返回时间来判断物体的距离。他详细解释了超声波是如何通过精确测量回波到达的时间，来计算出组织之间的距离，并最终绘制出二维图像。虽然其中涉及到一些时间延迟的计算，但作者用清晰的图示和简单的语言，让我能够理解这个过程。书中对“图像增强”的讨论也让我受益匪浅。我之前看超声图像时，总觉得有些地方不够清晰，或者颜色太暗。作者解释了如何利用对比度增强、锐化等算法来改善图像的视觉效果，让医生更容易看到病灶。虽然我可能无法深入理解这些算法的数学原理，但了解它们的作用，能够帮助我更好地理解和欣赏超声图像。这本书让我觉得，即使是一个普通人，也能通过浅显易懂的讲解，窥探到超声成像技术背后的智慧。
评分我在阅读《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》的过程中，最大的感受就是作者对细节的把控以及知识的严谨性。这本书的内容相当丰富，从最基本的超声波物理学到复杂的成像算法，都涵盖得非常全面。我作为一名对信号处理和图像重建感兴趣的爱好者，一直想找到一本既有理论深度，又易于理解的书籍。这本书正好满足了我的需求。作者在讲解“超声信号的形成与传播”时，并没有止步于现象的描述，而是深入分析了声传播中的各种效应，如衰减、散射、折射等，并给出了相应的数学模型。这对于理解后续的成像算法至关重要。我特别欣赏作者在介绍“成像几何”时，用了大量的图示来展示不同成像模式下的数据采集方式，例如扇形扫描、线阵扫描等，并详细解释了每种模式下回波信号的空间位置与成像区域的关系。这让我对超声图像的二维和三维重建有了更直观的认识。书中关于“傅里叶光学”在超声成像中的应用，也让我茅塞顿开。作者解释了如何利用傅里叶变换来理解衍射效应和成像过程，并介绍了频域滤波技术在改善图像质量方面的作用。我尤其对作者在讲解“迭代重建算法”时，详细比较了不同迭代方法的收敛速度、图像质量以及计算复杂度。他通过对比不同算法在相同数据下的表现，让我能够清晰地看到各种算法的优缺点，从而为我在实际应用中做出选择提供依据。
评分拿到《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》这本书，我其实是抱着一种“既来之，则安之”的心态。毕竟，作为一个跨专业学习者，我对超声成像领域知之甚少，甚至连“超声”这个词都只停留在医学检查的认知层面。然而，这本书的开篇就给了我一个大大的惊喜。它并没有一开始就抛出大量的公式和晦涩的理论，而是从一个非常宏观的角度，讲述了超声成像技术如何从科幻般的设想一步步走向现实，以及它在现代社会中扮演着怎样不可或缺的角色。作者用非常通俗易懂的语言，描绘了超声波如何在人体内“穿梭”，如何与组织互动，以及最终如何被“翻译”成我们能够看到的图像。我特别欣赏书中关于“成像原理”的阐述，它不是简单地罗列各种成像模式，而是深入浅出地解释了不同成像模式背后的物理基础和算法逻辑。比如，在介绍灰度成像时，作者详细讲解了回波信号的强度如何与组织密度、声阻抗等因素相关联，以及这些信息是如何被量化并映射到不同的灰度级别上。这种循序渐进的讲解方式，让我这个初学者也能逐渐理解其中的复杂性。书中还穿插了一些实际应用的案例，例如利用超声波检测胎儿发育、诊断肝脏疾病、甚至是用于材料无损检测等，这些鲜活的例子极大地增强了我学习的动力，让我看到了理论知识的实际价值。即便是一些初期的概念，例如声场的形成和传播，作者也用多角度的图示和形象的比喻来辅助理解，避免了单纯的文字堆砌，这对于我这种视觉型学习者来说，简直是福音。
评分作为一名在职的技术人员，我购买《中国科学技术大学精品教材：超声成像算法导论》这本书，是为了更新我的知识库，并为今后的工作提供一些理论支持。我对超声成像技术并不陌生，但在算法层面，我希望有更深入、更系统的了解。这本书的质量没有让我失望。作者在内容上非常有深度，并且紧扣“算法”这一核心。我特别欣赏他对“压缩感知”（Compressed Sensing）在超声成像中应用的介绍。这是一种相对较新的技术，能够显著提高成像速度和分辨率，但理解起来并不容易。作者通过详细的数学推导和原理阐述，结合实际的算法流程，将这项复杂的技术讲解得明明白白。我尤其对书中关于“稀疏表示”和“重构算法”的讨论印象深刻。作者不仅解释了为何需要稀疏表示，还列举了不同的稀疏变换方法，并详细介绍了常用的重构算法，如迭代阈值法（Iterative Thresholding）等。他通过对比不同重构算法的性能，让我对如何在实际应用中选择合适的算法有了更清晰的认识。此外，书中对“相控阵超声成像”的讲解也十分精彩。作者详细阐述了相控阵换能器的结构和工作原理，以及如何利用电子束扫描技术实现快速成像。他对“波束形成算法”的讲解，包括各种加权函数和延迟算法，都非常详细且具有指导意义。这本书不仅提供了理论知识，更重要的是，它能够启发我在实际工作中如何运用和改进超声成像算法，为我解决实际问题提供了宝贵的思路。
评分我对这本书的评价，首先要从其“导论”的定位说起。作为一本入门级别的教材，它成功地将超声成像算法这样一个相对复杂的领域，变得易于理解和消化。我是一名本科生，之前对超声成像的了解仅限于课堂上的皮毛，对其中的算法更是闻所未闻。这本书的出现，恰好填补了我知识上的空白。作者在介绍算法时，非常有耐心，从最基本的概念开始讲解，逐步引入更复杂的理论。我印象最深刻的是关于“线性系统理论”的应用。作者用清晰的数学推导和直观的图示，解释了超声成像系统如何被视为一个线性时不变系统，以及如何利用傅里叶变换等工具来分析和处理信号。虽然一开始对傅里叶变换有些畏惧，但在作者的引导下，我逐渐理解了它在信号频谱分析和图像重建中的重要作用。书中还详细介绍了“脉冲回波成像”的基本原理，以及与之相关的各种关键算法，例如“延迟叠加”（Delay-and-Sum）算法。作者在讲解时，并没有回避复杂的数学公式，但同时也会给出非常详细的文字解释，以及模拟图像作为辅助，帮助我理解算法的每一步操作。让我觉得非常实用的是，书中还提及了“多普勒效应”在超声成像中的应用，以及与之相关的“多普勒成像算法”，这对于我理解血流检测等功能非常有帮助。总而言之，这本书在内容上既有深度，又不失广度，对于初学者来说，是一个非常好的起点，能够快速建立起对超声成像算法的整体认知。
评分这本书，我拿到手的时候，还挺兴奋的。作为一名对超声成像领域充满好奇的在读研究生，我一直在寻找一本能够系统性地介绍其核心算法的书籍。封面设计简洁大气，“中国科学技术大学精品教材”几个字更是让我对内容的权威性和深度充满了期待。打开书页，首先映入眼帘的是清晰的排版和高质量的印刷，这无疑能提升阅读体验。序言部分，作者简要阐述了超声成像技术在医学诊断、工业检测等领域的广泛应用，以及算法在其中扮演的关键角色。从最初的信号采集到最终的图像重建，每一个环节都离不开精妙的算法设计。作者强调了理解算法原理对于深入掌握超声成像技术的重要性，这让我觉得这本书不仅仅是介绍一些公式和流程，更是要教会读者“为什么”这么做。第一章的内容，我印象深刻的是作者对声波物理特性的介绍，从波的产生、传播到与介质的相互作用，基础打得非常扎实。他用生动形象的语言解释了诸如衍射、反射、散射等现象，并且结合了实际的超声成像过程，让抽象的物理概念变得触手可及。我尤其喜欢作者在讲解时，会穿插一些历史发展的小故事，比如早期超声成像的探索历程，这让原本可能枯燥的技术介绍增添了不少人文色彩，也让我对这项技术的发展有了更深的敬畏之情。整体而言，作为一本导论性质的教材，它成功地勾起了我对超声成像算法的兴趣，并为后续深入学习打下了坚实的基础，让我对接下来的章节充满了期待，迫切想知道作者将如何一步步揭示超声成像背后的奥秘。
评分彭老师出的书就是好！
评分我是学地球物理的，这本书业余要用吧！
评分还是比较深入的一本书，要看的懂需要一些声学的基础，不过还是比较严谨，不太适合非声学专业的人看，对于超声学来说还是很好的一本教材
评分将超声成像的唯一几本中文书，非常基础，不推荐有一定基础的同学看，但是入门者可以多学习学习
评分超声入门级的好书，讲的深入浅出
评分书的内容简洁扼要,还不错哦!
评分理论性比较强，做导论有些勉强，但是内容讲的也不算太深，所以也只能算导论了，比较适合本科以上水平的看。
评分书不错 很好
评分超声入门级的好书，讲的深入浅出
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