Xem mẫu
- ECIT 2014
HỘI VÔ TUYẾN ĐIỆN TỬ VIỆT NAM
ECIT 2014 KỶ YẾU HỘI THẢO QUỐC GIA 2014 VỀ
ĐIỆN TỬ,
TRUYỀN THÔNG VÀ
CÔNG NGHỆ THÔNG TIN
Trường Đại học Thông tin liên lạc
Nha Trang, 18-19 tháng 9 năm 2014
214109B00
978-604-67-0349-5
9 786 046 703495
- MỤC LỤC
Mục lục..................................................................................................................................... iii
Lời chào mừng ........................................................................................................................ xi
Ban tổ chức hội thảo ............................................................................................................ xiii
Ban chƣơng trình .................................................................................................................. xiv
Danh sách các phản biện ..................................................................................................... xvi
Báo cáo mời: Hybridcast, Now in Japan - The most advanced service model starts to
combine broadcast and web
Shozo Fukui, National Institute of Information and Communications Technology (NICT) &
Advanced Smart TV Promotion Committee, IPTV Forum Japan............................................. xviii
ECIT-1A: Tiểu ban Kỹ thuật Truyền thông 1
Đánh giá chất lượng mạng hợp tác MIMO trong môi trường vô tuyến nhận thức với kênh
truyền đường can nhiễu không lý tưởng
Nguyễn Hồng Giang, Võ Nguyễn Quốc Bảo, Nguyễn Lê Hùng .................................................. 1
Kết hợp lựa chọn nút chuyển tiếp và tối ưu mạng hợp tác MIMO-SDM-OFDM
Trần Văn Cảnh, Trần Xuân Nam, Nguyễn Vĩnh Hạnh, Trần Ngọc Trung .................................... 7
Đánh giá tác động riêng của méo phi tuyến gây bởi các bộ khuếch đại công suất
trong hệ thống MISO 2x1 STBC
Nguyễn Tất Nam, Nguyễn Quốc Bình ...................................................................................... 16
Kết hợp lựa chọn nút và ăng-ten cho kênh vô tuyến chuyển tiếp hai chiều MIMO-
SDM-PNC
Vũ Đức Hiệp, Trần Xuân Nam .................................................................................................. 23
ECIT-1B: Tiểu ban Điện tử & Kỹ thuật máy tính 1
Thiết kế ASIC bộ biến đổi DCT nguyên 4x4 hai chiều trực tiếp tốc độ cao cho chuẩn
H.264
Huỳnh Quốc Thịnh, Bùi Trọng Tú, Bùi An Đông ....................................................................... 32
Kiến trúc mạch tích hợp VLSI hiệu suất cao cho bộ ước lượng chuyển động trong
H.264/AVC
Nguyễn Lê Hoài Hương, Nguyễn Lê Mai Duyên, Nguyễn Thị Bích Hạnh, Nguyễn Văn Thọ .... 36
Kiến trúc mảng phần cứng có thể tái cấu hình cho các ứng dụng xử lý đa phương
tiện và truyền thông
Nguyễn Kiêm Hùng .................................................................................................................. 40
iii
- Thiết kế và mô hình hoá bộ xử lý lô-gic mờ trong điều khiển tần số - điện áp
Phan Hải Phong, Trần Xuân Tú................................................................................................ 48
ECIT-2A: Tiểu ban Kỹ thuật Ăng-ten và Truyền sóng 1
Nghiên cứu và so sánh tính chất của anten khe lưỡng cực sóng rò trên lớp đế bán
vô hạn và lớp đế thấu kính ở tần số terahertz
Nguyễn Trương Khang, Nguyễn Thanh Tú, Đặng Lê Khoa, Huỳnh Văn Tuấn ......................... 54
Thiết kế anten mảng cho hệ thống thông tin vệ tinh
Trương Ngọc Tân, Nguyễn Duy Khánh, Vũ Văn Yêm, Hoàng Thị Phương Thảo ...................... 59
Phân tích, thiết kế ăng-ten băng rộng dựa trên cấu trúc xoắn Wavelet fractal cho bộ
thu hệ thống định vị toàn cầu GNSS
Nguyễn Hữu Trung, Phạm Thành Công, Nguyễn Minh Đức, Vũ Sơn Tùng .............................. 65
Anten mạng pha thích nghi sử dụng thuật toán di truyền
Hoàng Đình Thuyên, Nguyễn Quốc Định, Lê Trọng Trung ....................................................... 70
Tối ưu mức cánh sóng bên của mạng anten tuyến tính với khoảng cách không đều
sử dụng thuật toán di truyền
Hoàng Đình Thuyên, Nguyễn Quốc Định, Phan Trọng Đức .................................................... 75
ECIT-2B: Tiểu ban Xử lý tín hiệu và Hình ảnh 1
Tính toán và phân tích các chỉ số Poincaré đa giá trị của các bệnh nhân suy tim sung
huyết
Linh NguyenThanh, Duc TrinhQuang, Kien NguyenPhan, Hoang ChuDuc ............................... 79
Mô phỏng và thực nghiệm kiểm chứng tạo dữ liệu siêu âm cắt lớp
Trần Quang Huy, Nguyễn Đình Chinh, Vũ Đình Long, Trần Đức Tân....................................... 85
Nghiên cứu và phát triển phần mềm loại nhiễu phục vụ chẩn đoán điện não đồ
Trần Đức Nghĩa, Hoàng Quang Khải, Nguyễn Hùng Phong, Trần Đức Tân, Nguyễn Linh
Trung........................................................................................................................................ 90
Phân loại tư thế của người bằng mạng nơ-ron mờ
Nông Thị Hoa, Nguyễn Xuân Hưng .......................................................................................... 95
Cải tiến phương pháp phân tích thành phần độc lập trong tách và loại bỏ nhiễu cho
tín hiệu điện tâm đồ ECG
Nguyễn Ngọc Hùng, Hồ Anh Vũ, Dương Văn Tuấn, Bùi Trọng Tú.......................................... 100
ECIT-3A: Tiểu ban Kỹ thuật Truyền thông 2
iv
- Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014)
Mô phỏng và thực nghiệm kiểm chứng tạo dữ
liệu siêu âm cắt lớp
Trần Quang Huy Nguyễn Đình Chinh, Vũ Đình Long, Trần Đức Tân
Khoa Vật lý, Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Khoa Điện tử Viễn thông, Trường Đại học Công nghệ,
Hà Nội, Việt Nam Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội, Việt Nam
Email: tranquanghuy@hpu2.edu.vn Email: tantd@vnu.edu.vn
bước sóng của sóng tới thì nó bị tán xạ, tia tán xạ sẽ phát
Tóm tắt—Chụp ảnh siêu âm cắt lớp là kỹ thuật có
ra mọi hướng từ bề mặt của đối tượng. Tín hiệu tán xạ
nhiều tiềm năng ứng dụng; sử dụng kĩ thuật tán xạ ngược được thu bởi máy thu và chuyển thành tín hiệu điện, tín
nên có thể phát hiện được các u có kích thước nhỏ hơn hiệu này được hiển thị trên màn hình sau khi đã được
bước sóng. Tuy nhiên do sử dụng kỹ thuật tán xạ ngược nên khuếch đại và xử lí. Ảnh được tạo bởi máy quét siêu âm
có độ phức tạp tính toán rất lớn, là rào cản lớn để thương
được gọi là siêu âm.
Siêu âm là một trong những mô hình được sử dụng
mại hóa thiết bị sử dụng công nghệ này. Hiển nhiên là độ rộng rãi nhất trong tạo ảnh y sinh vì tạo ảnh siêu âm là
phức tạp sẽ tăng nếu như yêu cầu tạo ảnh có độ phân giải một công cụ an toàn, không xâm lấn và không bị iôn hoá
cao. Mục tiêu của bài báo này là so sánh dữ liệu thực để chẩn đoán lâm sàng. Chụp ảnh siêu âm hiện nay được
nghiệm là tín hiệu áp suất tán xạ thu được tại các đầu thu ứng dụng rộng rãi cho các ứng dụng trong y tế. Tuy
nhiên, phương pháp hiện tại trong các máy siêu âm là sử
với kết quả mô phỏng với các độ phân giải khác nhau, từ đó dụng tín hiệu phản hồi, có nhược điểm là không thể tái
xác định được độ phân giải ảnh phù hợp (là khi kết quả mô tạo được các cấu trúc có kích thước nhỏ hơn bước sóng.
phỏng và thực nghiệm là sát nhau), cho phép cải tiến hiệu Phương pháp siêu âm cắt lớp cho phép tạo ảnh có lợi thế
năng tạo ảnh siêu âm cắt lớp. hơn nhiều so với phương pháp chụp X quang, chụp CT,
chụp ảnh cộng hưởng từ, … Hoạt động của nó dựa trên
Từ khóa—Siêu âm; siêu âm cắt lớp; tán xạ ngược; sự tán xạ ngược và có khả năng giải quyết những cấu
phương pháp moment; hàm Green. trúc nhỏ hơn bước sóng của sóng tới, nó trái ngược với
phương pháp tạo ảnh truyền thống sử dụng phương pháp
I. GIỚI THIỆU phản hồi. Một số tính chất vật liệu như độ tương phản
âm thanh, độ suy hao, mật độ được ứng dụng để tìm ra
Theo thống kê của Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) thì các đối tượng có kích thước nhỏ. Phương pháp lặp Born
hàng năm có khoảng 10 triệu phụ nữ trên thế giới tử (Born Iterative Method – BIM) và lặp vi phân Born
vong vì mắc bệnh ung thư vú. Nếu bệnh ung thư này (Distorted Born Iterative Method – DBIM) là hai
được phát hiện sớm thì nó có thể cải thiện đáng kể khả phương pháp được cho là tốt nhất hiện nay cho tạo ảnh
năng sống sót, khoảng 25% [1]. Do đó, kĩ thuật tạo ảnh tán xạ. Tuy nhiên phương pháp này vẫn có độ phức tạp
của khối u lạ khi nó còn nhỏ (tức là đường kính của khối cao vì nó phải giải quyết số lần lặp lớn và sử dụng bài
u nhỏ hơn 5mm) là rất cần thiết. Kĩ thuật chụp X–quang toán ngược. Có nhiều công trình đã nghiên cứu phương
tuyến vú được sử dụng rộng rãi để tìm kiếm ung thư vú pháp làm giảm độ phức tạp và cải thiện chất lượng ảnh
ở phụ nữ hậu mãn kinh. Tuy nhiên, đối với những phụ khôi phục như sử dụng phương pháp LSP (l1-
nữ dưới 50 tuổi thì kĩ thuật X–quang tuyến vú bị hạn chế regularized least squares problem) thay cho phương
bởi vì các mô vú ở phụ nữ là dày đặc. Các mô dày đặc pháp Tikhonov trong vấn đề giải bài toán ngược [6], sử
không cung cấp được độ tương phản cần thiết để tạo dụng phép đo tuyến tính bằng phép đo ngẫu nhiên trong
được ảnh của khối u nhỏ. Trong khi đó, thì kĩ thuật siêu việc tìm ra hình dạng hình học [7], … Trong bài báo
âm lại thực hiện được điều này. Nó là một kĩ thuật thay này, chúng tôi thực hiện mô hình hoá hệ thống phát – thu
thế cho kĩ thuật X-quang tuyến vú trong chẩn đoán ung siêu âm cắt lớp, sử dụng chùm Bessel bậc 1 là nguồn
thư vú [2]. phát sóng âm từ máy phát, thiết lập phương trình sóng,
Phương pháp tạo ảnh siêu âm sử dụng các sóng âm phương trình sóng rời rạc sử dụng phương pháp moment
có tần số nằm trong khoảng từ 1 MHz đến 20 MHz. (MoM), tính toán áp suất tán xạ từ vật thể trụ tròn được
Sóng âm này truyền qua các mô trong cơ thể cho đến khi đặt trong môi trường nước đồng nhất. Dữ liệu tán xạ thu
nó gặp đối tượng (khối u lạ) có kích thước nhỏ so với được từ mô phỏng với nhiều độ phân giải khác nhau
ISBN: 978-604-67-0349-5 85
- Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014)
được so sánh với dữ liệu thực nghiệm để kiểm chứng siêu âm, ω là tần số góc (ω = 2πf), R là bán kính của
việc tạo dữ liệu siêu âm cắt lớp. Qua mô phỏng kiểm đối tượng.
chứng, nếu có thể tìm ra độ phân giải phù hợp, tức là giá Giả sử rằng có một không gian vô hạn chứa môi
trị không quá lớn nhưng thu được dữ liệu mô phỏng trường đồng nhất, chẳng hạn là môi trường nước có số
tương đồng với dữ liệu thực nghiệm thì có thể tiến hành sóng là k0. Phương trình truyền sóng của hệ thống có
tạo ảnh với độ tin cậy cao và độ phức tạp tính toán là thể được cho bởi phương trình:
nhỏ nhất.
𝛻 2 𝑝(𝑟⃗) + 𝑘02 𝑝(𝑟⃗) = −∅𝑖𝑛𝑐 (𝑟⃗) − 𝑂(𝑟⃗)𝑝(𝑟⃗) (2)
II. MÔ HÌNH HÓA HỆ THỐNG PHÁT-THU SIÊU
Trong đó, p(𝑟⃗) là áp suất âm tổng, ∅inc (r⃗) là nguồn
ÂM CĂT LỚP
âm và r⃗ gọi là vectơ vị trí. Phương trình (2) có thể được
Sơ đồ cấu hình thu phát của hệ chụp siêu âm cắt lớp giải bằng cách sử dụng hàm Green 𝐺0 (r⃗):
của phương pháp lặp vi phân Born được bố trí như hình
1. 𝑝 𝑠𝑐 (𝑟⃗) = 𝑝(𝑟⃗) − 𝑝𝑖𝑛𝑐 (𝑟⃗)
(3)
⃗⃗⃗)𝑝(𝑟′
=∫Ω 𝑂(𝑟′ ⃗⃗⃗)𝐺0 (𝑟⃗, 𝑟⃗⃗⃗⃗′ ) 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
Trong đó, 𝑝 𝑠𝑐 (𝑟⃗) là áp suất tán xạ, 𝑝𝑖𝑛𝑐 (𝑟⃗) là áp suất
sóng tới được gây bởi nguồn ∅inc (r⃗) và Ω là vùng
không gian của đối tượng cần dựng ảnh.
Đối tượng Giả sử môi trường bao quanh đối tượng là đồng
nhất, thì hàm Green tỉ lệ với hàm Hankel bậc 0
(2)
Máy thu
𝐻0 (𝑘0 𝑟) hoặc 𝑒 (−𝑖𝑘0 𝑟)/𝑟 với không gian hai chiều
hoặc ba chiều. Phương trình (3) tương ứng với phương
trình bài toán thuận, nó được sử dụng để tính toán áp
Máy phát suất tại một điểm bất kì nào đó bên ngoài Ω, khi áp suất
tổng đã được tính toán với mọi r⃗ ∈ Ω.
Phương trình (3) có thể rời rạc hoá bằng cách sử
dụng phương pháp MoM [3] và được viết dưới dạng ma
trận, áp suất âm trong vùng ROI được tính là:
𝑝̅ = (𝐼 ̅ − 𝐶̅ . 𝐷(𝑂̅))𝑝𝑖𝑛𝑐 (4)
104 mm 91 mm
Và áp suất tán xạ bên ngoài vùng ROI được tính bởi:
Hình 1. Cấu hình hệ đo 𝑝̅ 𝑠𝑐 = 𝐵̅ . 𝐷(𝑂̅). 𝑝̅ (5)
Đối tượng cần khảo sát chính là vật thể hình trụ tròn
có kích thước rất nhỏ nằm trong môi trường đồng nhất Trong đó, 𝐼̅ là ma trận đơn vị, và D(.) là toán tử
vô hạn (ở đây chính là môi trường nước). Mục tiêu của chéo hóa. 𝐵̅ là ma trận ứng với các hệ số của hàm Green
chúng ta là dựng được ảnh của vật thể trụ tròn, đó chính G0(r,r’) từ mỗi điểm pixel tới các máy thu, 𝐶̅ là ma trận
là vùng quan tâm (ROI). Vùng ROI được chia thành ứng với các hệ số của hàm Green G0(r,r’) giữa các pixel
N×N ô vuông (mỗi ô vuông gọi là một pixel) có kích với nhau. Hai ma trận 𝐵̅ , 𝐶̅ được tính toán sử dụng
thước là h. Số lượng máy phát là N t và máy thu là Nr. phương trình:
Theo lí thuyết về sóng âm, hàm mục tiêu O(r) (vật thể
hình trụ tròn) được xác định bởi: 𝐺(𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ∫ 𝐺0 (𝑟⃗, ⃗⃗⃗⃗
𝑟 ′ )𝑏𝑚𝑛 (𝑟⃗⃗⃗⃗′ ) 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′ (6)
1 1 Trong đó, 𝑏𝑚𝑛 (𝑟⃗⃗⃗⃗′ ) là hàm sinc cơ bản. Chi tiết tính
𝜔2 ( 2 − 2 ) 𝑛ế𝑢 𝑟
⃗≤𝑅
𝑂(𝑟⃗) = 𝑐1 𝑐0 (1) toán phương trình tích phân rời rạc được trình bày trong
phần Phụ lục.
{ 0 𝑛ế𝑢 𝑟⃗ > 𝑅 Trong bài toán ngược, chúng ta cần xác định O(r⃗)
khi đã biết một tập các phép đo của trường âm 𝑝(𝑟⃗, 𝑘)ở
vùng tán xạ. Tuy nhiên, nếu 𝑘(𝑟⃗) không biết, thì (3)
Với c1 và c0 là tốc độ truyền sóng qua đối tượng và không thể sử dụng để tính toán hàm đối tượng vì
tốc độ truyền trong môi trường nước, f là tần số sóng 𝑝(𝑟⃗, 𝑘), r⃗ ∈ Ω cũng không biết. Nếu hàm 𝑘(𝑟⃗) được
xem xét, thì (3) được viết lại như sau:
ISBN: 978-604-67-0349-5 86
- Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014)
âm là 0.64 MHz, khoảng cách từ tâm đến máy phát là
⃗⃗⃗ 𝑘) = 𝑝𝑖𝑛𝑐,𝑘𝑟 (𝑟⃗)
𝑝(𝑟, 104 mm, khoảng cách từ tâm đến máy thu là 91mm,
(7) nhiệt độ môi trường nước là 18,10C.
+∫Ω ∆𝑂(𝑟⃗⃗⃗⃗′ )𝑝(𝑟⃗⃗⃗⃗′ , 𝑘)𝐺𝑟 (𝑟⃗, ⃗⃗⃗⃗
𝑟 ′ ) 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
Hình 2 chỉ ra kết quả so sánh giữa dữ liệu mô phỏng
(áp suất tán xạ 𝛥𝑝̅ 𝑠𝑐 ) có độ phân giải khác nhau (N =
Trong đó, kí hiệu 𝑝(𝑟⃗⃗⃗⃗′ , 𝑘) là đại diện cho áp suất âm 16, 32, 64) với dữ liệu thực nghiệm. Với độ phân giải
khi hàm số sóng (wave number function) là 𝑘(𝑟⃗), thấp (N = 16) sự khác biệt giữa mô phỏng và thực
𝑝𝑖𝑛𝑐,𝑘𝑟 (𝑟⃗) là áp suất âm tới khi số sóng nền là 𝑘𝑟 (𝑟⃗) và nghiệm có thể nhận biết dễ dàng. Với độ phân giải cao
hơn (N = 32 hoặc 64) thì kết quả mô phỏng và thực
∆𝑂(𝑟⃗) = 𝑂(𝑟⃗) − 𝑂𝑟 (𝑟⃗) (8) nghiệm là rất tương đồng. Kết quả chỉ ra rằng, dữ liệu
mô phỏng và dữ liệu thực nghiệm là tương đối phù hợp,
𝑂𝑟 (𝑟⃗) = k 2r (𝑟⃗) − k 20 (9) đặc biệt là khi áp xuất tán xạ đủ lớn (𝛥𝑝̅ 𝑠𝑐 ≥ 0.2) và khi
độ phân giải càng lớn (tức là N lớn) thì đường dữ liệu
Để bài toán ngược là tuyến tính với hàm 𝑘(𝑟⃗) chưa mô phỏng càng bám sát đường dữ liệu thực nghiệm. Khi
biết, phương pháp xấp xỉ Born bậc 1 𝑝(𝑟, ⃗⃗⃗ 𝑘) ≈ áp xuất tán xạ nhỏ (𝛥𝑝̅ 𝑠𝑐 < 0.2) thì sự tương đồng giữa
𝑝𝑖𝑛𝑐,𝑘𝑟 (𝑟⃗) = 𝑝(𝑟,
⃗⃗⃗ 𝑘𝑟 ) được áp dụng: thực nghiệm và mô phỏng là chưa cao.
1
N = 16
𝑝(𝑟, ⃗⃗⃗ 𝑘𝑟 )
⃗⃗⃗ 𝑘) − 𝑝(𝑟, 0.8
N = 32
N = 64
Ap suat tan xa chuan hoa
≈ ∫ ∆𝑂(𝑟⃗⃗⃗⃗′ )𝑝(𝑟⃗⃗⃗⃗′ , 𝑘𝑟 )𝐺𝑟 (𝑟⃗, ⃗⃗⃗⃗
𝑟 ′ ) 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′ (10) Thuc Nghiem
0.6
0.4
Phương trình (10) là phương trình bài toán ngược.
⃗⃗⃗ 𝑘𝑟 ) và 𝐺𝑟 (𝑟⃗, 𝑟⃗⃗⃗⃗′ )
Với sự lựa chọn bất kì 𝑘𝑟 (𝑟⃗), thì 𝑝(𝑟,
0.2
có thể được tính toán bằng cách sử dụng bài toán thuận, 0
và một biến chưa biết trong (10) là 𝑘(𝑟⃗). Phương trình 0 50 100 150 200
Goc (0)
250 300 350 400
(10) cũng có thể rời rạc hoá bằng phương pháp MoM Hình 2. So sánh dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm
như sau: 1
N = 16
0.9
N = 32
̅ . 𝛥𝑂̅
𝛥𝑝̅ 𝑠𝑐 = 𝑀 (11) 0.8 N = 64
Ap suat tan xa chuan hoa
Thuc nghiem
0.7
̅ =B
̅. D(p̅)
0.6
M (12) 0.5
0.4
Trong đó 𝛥𝑝̅ 𝑠𝑐 = 𝑝̅ 𝑠𝑐,𝑚 − 𝑝̅ 𝑠𝑐 , 𝑝̅ 𝑠𝑐 là vectơ ứng với 0.3
⃗⃗⃗ 𝑘𝑟 ), 𝑝̅ 𝑠𝑐,𝑚 là
0.2
các giá trị của trường tán xạ dự đoán 𝑝(𝑟, 0.1
vectơ ứng với các giá trị của trường tán xạ đo được 0
⃗⃗⃗ 𝑘), 𝛥𝑂̅ là vectơ ứng với các giá trị của 𝛥𝑂(𝑟⃗).
0 50 100 150 200 250 300 350 400
𝑝(𝑟,
0
Goc ( )
Hình 3. So sánh dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm, sử
III. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN dụng bộ lọc trung bình
Tham số mô phỏng: Tần số f = 0.64MHz; Đường Hình 3 là kết quả so sánh giữa dữ liệu mô phỏng và
kính vùng tán xạ 10 mm; Độ tương phản 2%; Số điểm dữ liệu thực nghiệm sau khi đã sử dụng bộ lọc trung
pixel N = 16, 32, 64 sẽ thể hiện các độ phân giải khác bình đối với dữ liệu mô phỏng. Kết quả chỉ ra rằng,
nhau của ảnh tái tạo. đường dữ liệu mô phỏng và thực nghiệm tương đối phù
Sóng tới (được phát từ máy phát) là chùm Bessel hợp sau khi đường mô phỏng đã được làm trơn.
bậc 1 trong không gian hai chiều:
IV. KẾT LUẬN
𝑝𝑖𝑛𝑐 (𝑟⃗) = 𝐽0 (𝑘0 |𝑟⃗– 𝑟⃗𝑘 |) (13) Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu và xây
dựng thành công mô hình phát – thu siêu âm cắt lớp,
Trong đó 𝐽0 là hàm Bessel bậc 0 và |𝑟 − 𝑟𝑘 | là
phương trình truyền sóng, sử dụng hàm Green để giải
khoảng cách giữa máy phát và điểm thứ k trong vùng
quan sát. phương trình truyền sóng, sử dụng phương pháp
Dữ liệu thực nghiệm là áp suất tán xạ (thu được từ moment để rời rạc hóa phương trình sóng, và cuối cùng
một máy thu với mỗi bước dịch là 10 trong không gian là tính toán áp suất tán xạ thu được tại các đầu thu.
ứng với góc 1200) của quả bóng đặt trong môi trường Chúng tôi đã thực hiện mô phỏng với nhiều độ phân
nước có đường kính 0.3 mm (sai số 0.05 mm), tần số
giải khác nhau để so sánh với dữ liệu thực nghiệm để
ISBN: 978-604-67-0349-5 87
- Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014)
tìm ra độ phân giải tối thiểu nhưng vẫn đảm bảo sự Giá trị của A có thể xác định bằng cách thiết lập các
tương đồng giữa kết quả mô phỏng và thực nghiệm, đạo hàm bậc nhất của 𝐹 𝐶 (𝑥) và 𝑌0 (𝑥) là như nhau khi x
đảm bảo được độ phức tạp tính toán là nhỏ nhất (N = 32 = xz, khi đó A = 1.5931. Do đó, hệ số của (3) có thể
được diễn đạt như sau:
trong kịch bản đề xuất). Chúng tôi hoàn toàn có thể sử
dụng kịch bản mô phỏng để tiếp tục phát triển các giải −𝑖 𝐶
thuật nhằm nâng cao chất lượng và tốc độ tính toán ảnh 𝐺(𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ∫ (𝐻0 (𝑘0 𝜎)
4
chụp siêu âm cắt lớp. 𝑥′
− 𝑖𝑌0𝐸 (𝑘0 𝜎))𝑠𝑖𝑛𝑐 (
ℎ
LỜI CÁM ƠN (20)
𝑦′
− 𝑚) 𝑠𝑖𝑛𝑐( − 𝑛)𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
Nhóm tác giả xin gửi lời cám ơn tới PGS. Michael ℎ
Oelze, tại trường ĐH Illinois ở Urbana Champain
(UIUC) đã cho phép sử dụng dữ liệu thực nghiệm.
PHỤ LỤC Trong đó, 𝜎 = |r⃗– r⃗⃗⃗′ |. Tích phân ở trên có thể phân
Phương trình sóng rời rạc sử dụng phương pháp tích thành 2 tích phân, chúng sẽ được phân tích riêng
moment và hàm sinc cơ bản trong không gian hai biệt. Tích phân thứ nhất là:
chiều [4] −𝑖 𝐶 𝑥′
𝐺 (1) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ∫ (𝐻0 (𝑘0 𝜎) 𝑠𝑖𝑛𝑐 (
Các hàm sinc cơ bản được dùng để tính tán xạ âm 4 ℎ
𝑦′ (21)
ngược, tương ứng với sự lựa chọn của 𝑏𝑚𝑛 (𝑟⃗⃗⃗⃗′ ): − 𝑚) 𝑠𝑖𝑛𝑐( − 𝑛)𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
ℎ
𝑥 𝑦
𝑏𝑚𝑛 (𝑟⃗⃗⃗⃗′ ) = 𝑠𝑖𝑛𝑐 ( − 𝑚) 𝑠𝑖𝑛𝑐( − 𝑛) (14)
ℎ ℎ Do tính chất trực giao, tích phân thứ nhất được phân
𝑠𝑖𝑛𝜋𝑥 tích lại như sau:
𝑠𝑖𝑛𝑐(𝑥) =
𝜋𝑥 (15) −𝑖 2 𝐶
𝐺 (1) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ℎ 𝐻0 (𝑘0 |𝑟⃗ − 𝑟⃗𝑚 𝑛 |) (22)
Kích thước của h là nhỏ so với bước sóng để đảm 4
bảo tính thống nhất trong quá trình lấy mẫu. Tích phân
được tính toán trong trường hợp hai chiều là: Tích phân thứ hai là:
−𝑖 (2) −1 𝐸 𝑥′
𝐺(𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ∫ 𝐻0 (𝑘0 |𝑟⃗ 𝐺 (2) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 ) = ∫ 𝑌0 (𝑘0 𝜎)𝑠𝑖𝑛𝑐 (
4 4 ℎ
− 𝑟⃗′|)𝑏𝑚𝑛 (𝑟⃗⃗⃗⃗′ ) 𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
(16) 𝑦′ (23)
− 𝑚) 𝑠𝑖𝑛𝑐( − 𝑛))𝑑𝑟⃗⃗⃗⃗′
ℎ
Để tính toán tích phân, ta cần sử dụng một hàm để
loại bỏ điểm kì dị của hàm Hankel tại gốc. Do đó, hàm 𝐺 (2) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚 𝑛 )
giới hạn 𝐻0𝐶 (𝑥) được định nghĩa:
𝑥𝑧
2𝜋
𝑘0−𝑌0𝐸 (𝑘0 𝜎) 𝜎𝑐𝑜𝑠∅ + (𝑥 − 𝑚ℎ)
𝐻0𝐶 (𝑥) = 𝐻02 (𝑥) + 𝑖𝑌0𝐸 (𝑥) (17) = ∫ 𝑑∅ ∫ 𝑑𝜎 𝑠𝑖𝑛𝑐 ( (24) )
0 0 4 ℎ
𝐶 (𝑥), 𝜎𝑠𝑖𝑛∅ + (𝑦 − 𝑛ℎ)
𝑌 (𝑥) − 𝐹 |𝑥| ≤ 𝑥𝑧 𝑠𝑖𝑛𝑐( )
𝑌0𝐸 (𝑥) = { 0 ℎ
0, 𝑛𝑔ượ𝑐 𝑙ạ𝑖 (18)
Do đó, phương pháp xấp xỉ với các hệ số trong (3) được
Trong đó, 𝐹 𝐶 (𝑥) là hàm không có điểm kì dị ở gốc. cho bởi:
Điểm xz được chọn là 3.9577. Để thuận tiện cho quá 𝐺(𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚𝑛 )
trình tính toán, hàm 𝐹 𝐶 (𝑥) được chọn là:
𝑥 2𝜋
𝐹 𝐶 (𝑥) = 𝐴𝑠𝑖𝑛𝑐( ) 𝐺 (1) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚𝑛 ) + 𝐺 (2) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚𝑛 ), |𝑟⃗ − 𝑟⃗𝑚𝑛 | < (25)
𝑥𝑧
(19) = { 𝑘0
𝐺 (1) (𝑟⃗, 𝑟⃗𝑚𝑛 ), 𝑛𝑔ượ𝑐𝑙ạ𝑖
ISBN: 978-604-67-0349-5 88
- Hội thảo quốc gia 2014 về Điện tử, Truyền thông và Công nghệ thông tin (ECIT2014)
TÀI LIỆU THAM KHẢO evaluations,” UltrasonicImaging, vol. 5, no. 4, pp. 376–392,
October 1983.
[1] R. Highnam, M. Brady, and B. Shepstone, “A representation for [5] Haddadin OS, Ebbini ES (1995) Solution to the inverse
mammographic image processing,”Med. Image Anal., vol. 1, no. scattering problem using a modified distorted Born iterative
1, pp. 1–18, 1996. algorithm. Proceedings of IEEE Ultrasonics Symposium, 1411-
[2] E. L. Madsen, J. A. Zagzebski, G. R. Frank, J. F. Greenleaf, and 1414.
P. L. Carson, “Anthropomorphic breast phantoms for assessing [6] Tan Tran-Duc, Nguyen Linh-Trung, Michael L. Oelze, and
ultrasonic imaging system performance and for training Minh N. Do “Application of l1 Regularization for High-Quality
ultrasonographers: Part two,” J. Clin. Ultrasound, vol. 10, Reconstruction of Ultrasound Tomography”, 4th International
pp.91–100, 1982. Conference on Biomedical Engineering in Vietnam, IFMBE
[3] W. C. Chew and Y. M. Wang, “Reconstruction of two- Proceedings 40, pp. 309–312, 2013.
dimensional permittivity distribution using the distorted Born [7] Tan Tran-Duc, Nguyen Linh-Trung, and Minh N. Do “Modifed
iterative method,” IEEETransactions on Medical Imaging, vol. Distorted Born Iterative Method for Ultrasound Tomography
9, no. 2, pp. 218–225, June 1990. by Random Sampling”, 2012 International Symposium on
[4] M. Tracy and S. Johnson, “Inverse scattering solutions by a sinc Communications and Information Technologies (ISCIT), pp.
basis, multiple source, moment method - Part II: Numerical 1065 – 1068, 2012.
ISBN: 978-604-67-0349-5 89
View publication stats
nguon tai.lieu . vn
