8、乳腺癌微波成像算法：原理、进展与应用

乳腺癌微波成像算法：原理、进展与应用

一、乳腺癌检测成像算法基础

1.1 手持微波成像设备模块

手持微波成像设备利用互补金属氧化物半导体（CMOS）电路生成和接收脉冲信号。其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。其中，信号发生器模块生成重复率为 100 MHz、脉冲宽度约 160 ns 的 GMP 脉冲串。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。

1.2 信号处理流程

1.2.1 相位偏移补偿

• 步骤：
  1. 选择初始位置测量的信号作为基线信号。
  2. 调整其他信号的时间，使其与基线信号对齐。对齐过程是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。时间偏移因子的确定范围（ts 和 te）为接收信号最大峰值（tmax）和最小峰值（tmin）间隔的三倍。
• 公式：
  定义所有测量接收信号为 (S = {S_1, …, S_1, …, S_N})，其中 (N) 表示天线对总数，(S_i) 表示第 (i) 个天线对在所有位置测量的信号。(S_i) 可进一步表示为 (S_i = {S_{i1}[n], …, S_{ij}[n], …, S_{iM}[n]})，其中 (M) 表示测量期间的总位置数，(n) 表示离散时间。每个信号的补偿因子 (D_{nij}) 通过以下优化问题确定：
  [
  \min\sum_{n = t_s}^{t_e} (S_{i1}[n] - S_{ij}[n +