[發明專利]一種時頻結合快速全聚焦超聲成像方法

有效

• 申請號: 202010958600.4
• 申請日: 2020-09-14
• 公開（公告）號: CN112067698B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發明（設計）人: 陳堯;冒秋琴;盧超;楊振軒;章卓才
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: G01N29/06
• 分類號: G01N29/06;G01N29/44
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

1.一種時頻結合快速全聚焦超聲成像方法，其特征在于包括如下步驟：

第一步，將已采集到的全矩陣數據N_t×N_R×N_T拆分為N_T個N_t×N_R的二維子矩陣切片p(t,x)，每個切片均表示單陣元發射，分別被1～N號陣元接收的N個信號，其中，N_t為采樣點個數，N_R為接收陣元個數，N_T為發射陣元個數，在所述子矩陣數據p(t,x)中，每一行表示水平坐標x上信號幅值的變化，即信號隨接收陣元位置的變化,每一列表示深度z上信號幅值的變化，即不同接收采樣點上信號幅值的變化；

第二步，利用相移加插值的方法，分別對各子矩陣數據進行虛擬聚焦；

第三步，將每一個發射陣元下接收到的回波數據p_i(t,x)循環操作步驟二，共可獲得1～32號子矩陣二維聚焦圖像，最后將1～32號所有子矩陣二維聚焦圖像進行圖像融合，獲得基于相移加插值的時頻結合超聲全聚焦圖像；

步驟二利用相移加插值的方法，分別對各子矩陣數據進行虛擬聚焦，具體實施方法如下：

2.1將步驟一所得到的子矩陣p_i(t,x)進行二維傅里葉變換，將時域空間p_i(t,x)轉換為頻域空間p_i(ω,k_x)，其中i為發射陣元序號，時域空間p_i(t,x)中，t為信號沿垂直坐標z上的傳播時間，x為陣元水平方向位置上的變化，頻域空間矩陣p_i(ω,k_x)中，ω為相位沿垂直方向z上的變化率，即角頻率變化，k_x為頻域空間中水平方向x上的波數矢量；

2.2利用已知量ω、k_x以及聲速c計算接收信號不給發射延時下垂直方向z上的波數矢量k_z，k_z＝k(1+cos(θ)),其中k＝ω/c，kcos(θ)＝sqrt((ω/c)²-k_x²),θ為像素點與接收陣元之間的夾角，則此時的遷移因子F＝exp(jk_z*dz)＝exp[j(ω/c+sqrt((ω/c)²-k_x²)]*dz，式中，j為虛數單位，dz為垂直坐標z上的相鄰信號采樣點之間的間隔，即為每次外推的深度間隔，可由采樣頻率f_s、縱波聲速c算出，滿足如下關系式：dz＝c/f_s；

2.3將遷移因子F與p_i(ω,k_x)相乘并進行二維傅里葉逆變換，得到p_i(ω,k_x)外推深度dz的計算結果p_i(t,x)，將每一層相乘的頻域波場作為下一層外推的起始波場逐層外推，直至最終的外推深度層Z_end，每一層遷移后的時域波場保存于成像矩陣IP_i中；

2.4對得到的IP_i矩陣進行發射延時，根據陣元位置、像素點位置以及距離公式，可得發射延時t_delay，所求延時矩陣的大小與像素點個數一致，利用t_delay對IP_i矩陣進行時間維度t上的插值，即得到經過發射延時之后的頻域波場外推的結果。