[发明专利]超声专业字典的构造和使用方法

权利要求书

1.一种超声专业字典的构造方法，其特征在于，包括如下步骤：

1）选择字典的原子组成种类：将超声回波作为由目标体产生二次点声源声场的叠加，结合超声波始波激励波形和其在材料中点声源振动的特点，基于回波信号几何结构的相似性，在最小误差能量前提下，选取Gabor原子、cos原子和exp原子作为字典原子组成；

2）设置字典原子的参数：cos原子采用尺度与时移双参数调节，Gabor原子和exp原子采用尺度、时移、调制及频移四参数调节；

3）字典原子参数的离散化：四参数时频原子γ=(s,u,v,w)，按以下方法进行离散化处理：

γ=(a^j,pa^jΔu,ka^-jΔv,iΔw)，其中：a=2，Δu=1/2，Δv=π，Δw=π/6，0<j≤log₂N，0≤p≤N2^-j+1，0≤k≤2^j+1，0≤i≤12，s为尺度，u为时移，v为初始频率，w为初始相位，N为待分解信号的长度；

4）字典原子的更新与学习：对于同一类型的超声检测信号，记录分解系数从大到小的原子类型和离散化参数，作为下一次使用字典时的优先顺序；将匹配时分解系数小于预定阈值的原子从字典中库中删除，以减小原子库规模，以后的稀疏分解过程在删除新原子库上进行。

2.根据权利要求1所述的超声专业字典的构造方法，其特征在于，超声专业字典中Gabor原子、cos原子和exp原子的描述如下：

a）cos原子为由余弦函数经过尺度和时移而得到，其数学表达式为：

fζ(t)=1sf(t-us)]]>

f(t)=cos(vt+w)

其中，ζ=(s,u)，s为尺度，u为时移，v为初始频率，w为初始相位；

b）Gabor原子为由一个经过调制的高斯函数构成，其数学表达式为：

gγ(t)=1sg(t-us)cos(vt+w)]]>

(t)e-πt2]]>

其中，γ=(s,u,v,w)，取γ=(a^-j,pa^-jΔu,ka^-jΔv,iΔw)，a=2，Δv=π，0≤p≤N2^-j+1，0≤k<2^j+1，0≤i≤12；

c）exp原子为由衰减指数信号调制余弦信号而得到，其数学表达式为：

rγ(t)=1sr(t-us)cos(vt+w)]]>

r(t)=e^-πt

其中，γ=(s,u,v,w)，取γ=(a^-j,pa^-jΔu,ka^-jΔv,iΔw)，a=2，Δv=π，0≤p≤N2^-j+1，0≤k<2^j+1，0≤i≤12。

3.根据权利要求1或2所述的超声专业字典的构造方法所构建的超声专业字典的使用方法，其特征是，所述方法包括对脉冲超声信号进行稀疏分解，步骤如下：

1）匹配字典中的最佳原子类：将检测信号与原子库中的每一个原子做投影，系数最大者为最相似并作为最佳原子类；

2）匹配最优原子：将最佳原子类中的原子按前述字典原子参数的离散化处理方法与检测信号进行匹配，分解系数最大者为最优；

3）选择搜索路径：对于同一类目标体检测信号第一次使用字典时，按顺序法搜索，以后的搜索路径则按分解系数排序后，按照对应原子排序进行搜索；

4）判断准则：在检测信号分解后利用少量系数重构的信号残差能量小于规定阈值时，分解结束，其中：该规定阈值为第一次使用字典时根据信号来确定。