[發明專利]一種超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法

在審

• 申請號: 202211516637.7
• 申請日: 2022-11-29
• 公開（公告）號: CN115951362A
• 公開（公告）日: 2023-04-11
• 發明（設計）人: 馬世偉;杜冰旭;宋俊穎
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G01S15/89
• 分類號: G01S15/89;G06N3/126
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙) 31205
• 代理人: 何文欣

1.一種超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法，其特征在于，操作步驟如下：

1)稀疏陣列布局優化；

2)指向性函數加權處理、有效孔徑權值修正；

3)構造虛擬源陣列；

4)實現稀疏TFM成像。

2.根據權利要求1所述的超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法，其特征在于，在所述步驟1)中的稀疏陣列布局優化：使用遺傳算法對有效陣元個數為N的稀疏陣列進行優化，優化的目標函數基于相控陣指向性函數的參數旁瓣峰值(Peak?side-lobe,PSL)、主瓣寬度(Main-lobe?wide,MLW)和主瓣峰值(Peak?main-lobe，PML)來獲得；

優化的主要步驟包括：①種群初始化，②適應度函數評估，③采用合適的算法對初始種群進行選擇、交叉、變異操作，④迭代獲取最優的染色體序列，并將其還原得到最佳稀疏陣列。

3.根據權利要求1所述的超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法，其特征在于：在所述步驟2)中的指向性函數加權處理、有效孔徑權值修正：

首先根據優化得到的稀疏陣列中各陣元位置計算出陣元指向性函數，將其作為權重系數對接收回波值進行加權，以修正聲束指向性變化的影響；

其次，對各個接收陣元計算出有效孔徑函數，將其作為權重系數對接收陳元進行有效孔徑補償，使得稀疏陳列的有效孔徑近似或達到全陣元陣列的有效孔徑。

4.根據權利要求1所述的超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法，其特征在于：在所述步驟3)中的構造虛擬源陣列：通過構建虛擬源陣列來代替實際陣列；在N個陣元的稀疏陣列中，通過聚焦延時法則激勵換能器中連續的M個陣元，使得聲波聚焦在一點，從而在實際相控陣列下方形成虛擬源；

按陣列方向自左到右步進1個單位，激勵下一組M個連續陣元，直到所有陣元完成激發，由此可以得到一個陣元個數為N-M+1的虛擬源陣列。

5.根據權利要求1所述的超聲相控陣虛擬源稀疏全聚焦成像方法，其特征在于：所述步驟4)實現稀疏TFM成像：

使用虛擬源陣列產生的球面波作為波源，全陣元矩陣進行接收并保存回波信號；

計算出虛擬源陣列中每個虛擬源在成像區域內任意一點(x，z)處的強度值，再將每個虛擬源在目標聚集點(x，z)處的成像強度疊加，即獲得最終該點的成像強度，由此得到整個被測區域內的稀疏TFM成像結果。