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CPGEI (Doutorado): Nivaldo Theodoro Schiefler Junior - 13/12/2018

Defesa Pública de Doutorado do Programa de Pós-Graduação em Engenharia Elétrica e Informática Industrial
Quando 13/12/2018
das 09h00 até 13h00
Onde Sede Central: Sala A-301
Nome do Contato Prof. Joaquim Miguel Maia
Participantes Prof. Joaquim Miguel Maia, Dr. Orientador - UTFPR
Prof. Amauri Amorin Assef, Dr. Co-orientador - UTFPR
Prof. Fábio Kurt Schneider, Dr. Co-orientador - UTFPR
Banca Examinadora:
Prof. Joaquim Miguel Maia, Dr. Presidente - UTFPR
Prof. Marco Aurelio Benedetti Rodrigues, Dr. - UFPE
Prof. Solivan Arantes Valente, Dr. - UP
Prof. Caio Marcelo De Miranda, Dr. - UTFPR
Prof. Anna Luiza Metidieri Cruz Malthez, Dr. - UTFPR
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Geração de Imagens por Ultrassom Utilizando as Técnicas Sparse Arrays e Plane Wave

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 varredura 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. As imagens geradas pelo método proposto apresentaram ser similar quando comparadas com as resoluções laterais e axiais bem como nos critérios de qualidade da imagem, indicando que a recepção esparsa proposta pelo método, pode ser utilizada para o processamento de imagens de ultrassom.
Palavras-chave:Ultrassom; Plane Wave; Sparse Arrays; Processamento de Imagens.

Ultrasound imaging generation using sparse arrays and plane wave techniques

Abstract: 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 image creation. 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 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 criteria and the image quality with the contrast criteria, the MSE, SRN, PSNR and SSIM in the experimental and simulated images by using Stolt’s migration with plane wave and sparse arrays processing and the traditional method DAS. The analysis of the results was accomplished by evaluating the axial and lateral resolutions using the FWHM criteria and the image quality with the contrast criteria, the MDE, SRN, PSNR and SSIM in the experimental and simulated images by using Stolt’s migration with plane wave and sparse arrays processing and the traditional method DAS. The generated images by the proposed method showed similar qualities, when compared in terms of the lateral and axial resolutions as well the quality image criteria, indicating that the sparse reception suggested by the method can be used for ultrasound image processing.
Keywords:Ultrasound; Plane Wave; Sparse Arrays; Image Processing.

Lista de publicações:

SCHIEFLER JUNIOR, N. T. ; MAIA, J. M. ; Schneider, F. K. ; ASSEF, A. A. . Análises das imagens de ultrassom utilizando as técnicas sparse arrays e plane wave. In: XXV Congresso Brasileiro de Engenharia Biomédica CBEB 2016, 2016, Foz do Iguaçu. Anais do CBEB 2016. Curitiba: SBEB/UTFPR, 2016. v. 1. p. 1330-1333. 

SCHIEFLER JUNIOR, N. T. ;MAIA, J. M.; SCHNEIDER, FÁBIO K ; ZIMBICO, A. J. ;ASSEF, A. A.;COSTA, E. T. Generation and Analysis of Ultrasound Images Using Plane Wave and Sparse Arrays Techniques. SENSORS, v. 18, p. 3660-3683, 2018. https://doi.org/10.3390/s18113660