[發明專利]基于高斯函數探頭響應模型和壓縮感知的超聲成像方法

有效

• 申請號: 201710274228.3
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107204021B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發明（設計）人: 王叢知;楊新新;劉佳妹;肖楊;鄭海榮
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06T11/00
• 分類號: G06T11/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 潘登

1.一種基于高斯函數探頭響應模型和壓縮感知的超聲成像方法，其特征在于，包括以下步驟：

計算超聲成像系統的超聲回波信號的時間延遲；

利用高斯函數近似描述超聲信號經過探頭發射和接收時的響應函數模型；

計算所述超聲回波信號在介質中傳播時的幅度衰減；

基于所述超聲回波信號的所述時間延遲、所述高斯函數探頭響應模型、和所述超聲回波信號的幅度衰減建立關系矩陣M；以及

建立反映超聲回波信號s與超聲圖像的像素點上的散射子散射強度分布I之間關系的方程組：s＝MI；

其中，利用高斯函數近似描述超聲信號的響應函數模型的具體過程為：采用高斯函數近似描述所述超聲信號經探頭發射或接收時的響應函數h_trans：

其中：

f₀是超聲信號的中心頻率，B是超聲探頭的響應帶寬比值，綜合考慮發射和接收的全過程，得到總的響應函數h_TR為：

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，計算所述超聲成像系統的超聲回波信號的時間延遲包括計算所述超聲回波信號相對于散射子分布的空間位置的時間延遲t_n,k，以及計算所述超聲回波信號相對于超聲發射時刻的時間延遲t_d,k，

其中，所述時間延遲t_n,k的計算具體為：所述超聲成像系統包括K個陣元，第k個陣元的坐標為(x_k,0)，所要生成的超聲圖像的像素點數為N＝N_x×N_z，其中N_x，N_z分別是x方向和z方向上圖像像素的行數和列數，某個網格節點處的散射子n的坐標為(x_n,z_n)，則超聲信號從超聲發射時刻開始，經過散射子n的散射，再回到所述超聲成像系統的第k個陣元位置的所述時間延遲t_n,k表示為：

其中c是聲波在介質中的傳播速度；

其中，所述時間延遲t_d,k的計算具體為：從超聲發射時刻開始，經過t₀的時間延遲，開始對超聲回波信號進行采樣，采樣頻率為f_s，每個通道的采樣點數為D，則第k個通道接收到超聲回波信號的第d個數據的時間點，相對于超聲發射時刻的時間延遲t_d,k表示為：

t_d,k＝t₀+(d-1)/f_s。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，計算所述超聲回波信號在介質中傳播時的幅度衰減的具體過程為：設衰減系數為α，單位為dB/Hz.m，則對于某一個網格節點處的散射子n，得到幅度衰減的倍數A_n為：

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，建立關系矩陣M的具體過程為對每一個網格節點處的散射子n，生成長度為D×K的向量m：

針對N個散射子，組合向量m以建立D×K行、N列的矩陣M。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法還包括以下步驟：

設置一個閾值，將所述關系矩陣M中低于所述閾值的元素都置為0；

通過成熟的壓縮感知算法對所述方程組s＝MI進行求解，得到向量I，將其從向量變換為對應圖像像素點數量的矩陣，再經過調整動態范圍和數字掃描變換步驟，獲得希望得到的超聲圖像。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述成熟的壓縮感知算法包括：匹配追蹤法、Bregman算法、operator/variable splitting、FPC算法、L1-magic算法、牛頓下降法。