计算机科学 > 计算机视觉与模式识别
[提交于 2025年1月10日
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标题: UltraRay:增强超声模拟真实感的全路径光线追踪
标题: UltraRay: Full-Path Ray Tracing for Enhancing Realism in Ultrasound Simulation
摘要: 传统的超声波模拟器通过求解波动方程来模拟压力分布场,实现了高精度但需要大量的计算时间和资源。 为了解决这个问题,引入了射线追踪方法,将波传播建模为与边界和散射体相互作用的射线。 然而,现有的模型简化了射线传播,在交互点生成回波而不考虑返回传感器的路径。 这可能导致不真实的伪影,并且需要仔细调整场景以获得合理的结果。 我们提出了一种新的超声波模拟流程,利用射线追踪算法生成回波数据,追踪每条射线从换能器经过场景并返回传感器的路径。 为了复制先进的超声波成像,我们引入了一种针对平面波成像优化的射线发射方案,包含了延迟和波束控制能力。 此外,我们集成了一个标准的信号处理流程,以模拟端到端的超声波图像形成。 我们通过建模包含高度反射物体(如骨骼)的合成场景来展示所提出流程的有效性。 在此过程中,我们提出的方案UltraRay不仅提高了整体视觉质量,还通过准确捕捉二次反射并减少不自然的伪影,提高了模拟图像的真实性。 通过建立在可微框架之上,所提出的流程为一种快速且可微的超声波模拟工具奠定了基础,这对于基于梯度的优化是必要的,能够实现先进的超声波波束成形策略、神经网络集成和精确的逆场景重建。
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