8、乳腺癌微波成像算法的进展与应用

乳腺癌微波成像算法的进展与应用

1. 乳腺癌检测成像算法基础

在手持微波成像设备中，互补金属氧化物半导体（CMOS）电路被设计用于生成和接收脉冲信号。探测器的主要功能模块包括高斯单周期脉冲（GMP）发生器、开关矩阵和采样电路。

• 脉冲信号生成 ：信号发生器模块产生重复频率为100 MHz、脉冲宽度约为160 ns的GMP脉冲序列。
• 信号接收与处理 ：当脉冲信号遇到具有大介电特性的区域（如肿瘤组织）时，会产生反射。采样电路将模拟信号捕获并数字化，保存到计算机进行后处理。

然而，接收到的信号在不同位置会沿时间轴产生偏移，这是由系统抖动引起的，需要进行相位偏移补偿。具体步骤如下：
1. 选择初始位置的测量信号作为基线信号。
2. 调整其他信号的时间，使其与基线信号对齐，即找到最佳时间偏移因子，以最小化补偿信号与基线信号之间的差异。确定时间偏移因子的范围为ts到te，该范围是接收信号最大峰值tmax和最小峰值tmin之间间隔的三倍。

信号处理过程可以用以下方程表示：
定义所有测量接收到的信号为：
[S = {S_1, \ldots, S_1, \ldots, S_N}]
其中N表示天线对的总数，$S_i$表示从第i个天线对在所有位置测量到的信号。天线对也称为通道。$S_i$可以进一步表示为：
[S_i = {S_{i1}[n], \ldots, S_{ij}[n], \ldots, S_{iM}[n]}]
其中M表示测量期间的总位置数，n表示离散时间。

每