[發明專利]一種基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法

有效

• 申請號: 202110725297.8
• 申請日: 2021-06-29
• 公開（公告）號: CN113552573B
• 公開（公告）日: 2022-07-29
• 發明（設計）人: 他得安;石勤振;李義方;史凌偉
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

本發明屬于超聲檢測和成像領域，提供了一種基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法，使用環陣超聲換能器以合成孔徑接收模式發射并接收超聲信號，將環陣超聲換能器的陣元按每組n個相鄰陣元分組，計算第1組陣元1～n與環陣超聲換能器的圓心所組成的扇形區域的索引矩陣D₁；設定初始值i＝1；利用合成孔徑算法獲取對應的局部成像結果I_i；通過旋轉變換得到第i組索引矩陣D_i，并重復執行前兩步直至得到所有局部成像結果；將所有局部成像結果按其所在位置疊加融合，得到最終成像結果。通過本發明提供的算法，可有效去除傳統合成孔徑成像算法中的弧狀偽影，并大幅提升算法性能。

技術領域

本發明屬于超聲檢測和成像領域，具體涉及一種基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法。

背景技術

合成孔徑技術最早用于雷達檢測，相較于傳統的定點聚焦技術，超聲合成孔徑成像技術采用動態聚焦，可用小孔徑陣元的換能器和較低的中心頻率，實現高方位分辨率的成像，并整體提升待成像區域內的成像質量。超聲合成孔徑成像技術已應用于血管內成像、肝臟病變成像等方面。對于環陣換能器，若使用傳統全孔徑的合成孔徑成像技術，成像結果存在內表面不準確、偽影過多、成像耗時長等問題。

發明內容

本發明是為了解決上述問題而進行的，目的在于提供一種偽影較少，成像時間短、效率高的基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法。

本發明提供了一種基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法，具有這樣的特征，包括以下步驟：步驟S1，將超聲環陣換能器的N個陣元按每組n個相鄰陣元分成N個陣元組，計算包含陣元1～n的第1個陣元組與超聲環陣換能器的圓心所組成的第1個扇形區域的索引矩陣D₁；步驟S2，設定循環值i＝1；步驟S3，根據陣元i～(n+i-1)接收到的超聲回波信號，計算陣元i～(n+i-1)中每個陣元到索引矩陣D_i對應點的超聲傳播時間；步驟S4，根據超聲回波信號及超聲傳播時間，利用合成孔徑算法計算索引矩陣D_i對應扇形區域的成像結果I_i；步驟S5，令i＝i+1，并將索引矩陣D₁按做旋轉變換得到索引矩陣D_i，然后返回步驟S3，直到i＞N；步驟S6，將扇形區域的成像結果I_i，i＝1，...，N按其所在位置疊加融合，得到樣品的最終成像結果。

在本發明提供的基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法中，還可以具有這樣的特征：其中，索引矩陣D_i具有多個與整個待成像區域內的點一一對應的元素，元素的取值為1時表示點位于第i個扇形區域內，元素的取值為0時表示點位于第i個扇形區域外。

在本發明提供的基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟S4中，對于第i個扇形區域內在索引矩陣D_i中對應的所述元素的值為1的任一點P(x，z)，依照如下公式：

計算該點P(x，z)的圖像輝度值，第i個扇形區域內所有點的圖像輝度值組成的矩陣即為成像結果I_i，式中，s_j，k(t)為陣元k發射、陣元j接收到的信號在t時刻的幅度大小，t_j(x，z)和t_k(x，z)分別是陣元j和陣元k到P點的超聲傳播時間。

在本發明提供的基于超聲環陣合成孔徑接收的快速成像算法中，還可以具有這樣的特征：其中，步驟S5中，可使用赤池信息量準則算法從超聲回波信號中提取第一到達波，然后用反演算法獲取待成像區域中的聲速分布模型，最后將該聲速分布模型帶入程函方程，求解得到超聲傳播時間。

發明的作用與效果