超声成像技术是现代医学成像领域中十十分重要的一个分支,近三十年来,超声成像技术在医学领域的应用愈发深入与广泛。在现代医学诊断过程中,超声成像经常被用于人体内部组织结构的成像,比如肌腱和肌肉组织,关节,血管以及体内器官。医学超声成像的目的是通过外部诊断的方法对人体内部的情况进行探测,以求寻找人体内部的病灶或者是检查个别组织和器官的健康情况。作为一种低成本,无损伤,无辐射的成像技术,超声成像能够以不对患者造成痛苦的方法替代一部分病理学检查,因此超声成像在预防、诊断、治疗疾病的过程中都被普遍地应用。乳腺癌是近年来在女性群体中发病率越来越高的一种疾病,超声成像技术在乳腺肿瘤的检测和诊断中拥有天然的优势。随着女性年龄的增长,乳腺组织的密度会随之增加,而对于较为致密的乳腺组织,其X光衰减率与乳腺肿瘤组织十分相似,这意味着X光成像无法较好地辨别出正常的乳腺组织和肿瘤组织,这种特性会导致乳腺癌的前期诊断和预防受到严重影响。而超声图像对于不同乳腺组织的分辨度则更高,对于致密型乳腺,超声图像依然可以显示出较小的,非结点状的乳腺肿瘤。因此,超声成像技术是乳腺癌诊断中十分重要的一种检测手段。然而,目前的应用于医学诊断的超声成像扫描技术主要为二维超声扫描,仅仅靠二维超声图像对病变组织进行诊断存在其固有的缺陷,比如二维图像不能提供多个方向上的信息,也不能提供扫描组织的结构性信息。在使用超声成像诊断的过程中,通常医生会在看到多个角度下的二维超声图像后,根据自己的个人经验去对实际组织的三维结构信息进行想象。这种方式使得二维超声成像的准确性和可靠性严重依赖于操作人员的经验和专业知识。除此以外,目前最常用的B型超声扫描只能显示扫描区域内的定性图像,并不能提供定最信息。因此针对这两个超声成像技术目前存在的缺点,本文分别介绍了声速重建与三维超声重建的相关理论与方法。本文的主要内容一共分为两部分,在第一部分中本文介绍了三种声速成像模式以及其重建理论,分别是全波反演声速重建,反射模式下的声速重建以及双线阵传感器模式下的声速重建,其中双线阵传感器下的声速重建在具有较快重建速度的同时还能保持较好的分辨率。在仿真和实验测试部分,我们先是使用了 k-wave声学仿真软件,进行了双线阵传感器模式下的声速重建仿真,验证了其理论上的合理性,接着我们介绍了双线阵传感器超声成像系统,并使用该成像系统进行了声速成像实验测试,测试结果表明双线阵传感器模式下的声速重建能够较好地反应出物体的轮廓信息。在第二部分中本文使用了两种三维超声扫描模式,第一种是使用电机控制超声传感器固定模具以及传感器进行平移扫描,第二种是手持超声传感器进行自由扫描,并使用摄像机和标定板进行超声传感器的三维空间定位。本文介绍了摄像机标定的相关理论以及使用标定好的摄像机进行超声传感器的三维空间定位的方法。在实验测试中,本文使用了电机平扫模式进行了铜柱仿体的三维超声扫描,使用了电机平扫模式和自由扫描模式对胡萝卜仿体进行了三维超声扫描,并将两种扫描模式下的图像融合得到了质量更高的三维超声图像。