[发明专利]基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法

说明书

本发明公开了一种基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法，该发明方法利用多阵元合成孔径聚焦波束形成和最小均方误差准则，通过期望信号与自适应系统的输出作差得到输出误差，并将这个误差引入到序贯回归方法中，再用序贯回归方法的输出作为线性传感器阵列各通道的权值，对多阵元合成孔径聚焦波束形成的子阵与子阵阵元分别进行动态幅度遍迹，有效减少了波束形成的主瓣宽度和旁瓣幅度，提高了成像质量。

技术领域

本发明涉及合成孔径波束形成领域，特别是一种基于序贯回归方法的多阵元合成孔径聚焦波束形成方法。

背景技术

合成孔径聚焦成像相比于传统的波束形成技术，其优势在于合成孔径聚焦每次发射、接收只有一个阵元，大大简化了电路；同时可以实现发射和接收的双向聚焦(见文献：P.Karwat,Z.Klimonda,M.Lewandowski.A.Nowicki.Imaging quality of the classicalbeamforming,SAFT and plane wave imaging-Experimental results[A].2012 IEEEInternational Ultrasonics Symposium[C].New York：IEEE Trans，2012：1-4.)。但是其缺点也很明显，合成孔径聚焦采用单阵元换能器，但是单阵元换能器具有扫描频率低、成像信噪比差的缺点，同时，合成孔径聚焦的副瓣等级限制了它的性能(见文献：Mok KunJeong,Sung Jae Kwon.A novel side lobe estimation method in medical ultrasoundimaging systems[A].Ultrasonics Symposium(IUS),2015IEEE International[C].NewYork：IEEE Trans,2015：1-4.)。为进一步提高成像质量，一些改进的方法被提出来了。针对合成孔径聚焦技术信噪比低的特点，提出多阵元合成孔径聚焦的方法，提高了成像质量和分辨率(见文献：杜英华，祁欣.多阵元合成孔径聚焦波束形成研究[J].纳米技术与精密工程.2014，12(3)：162-166)。C.J.Martín-Arguedas等提出一种加速多阵元合成孔径聚焦成像的方法，减少了计算量(见文献：C.J.Martín-Arguedas，O.Martínez-Graullera，D.Romero-Laorden，L.Gómez-Ullate.Method and architecture to accelerate multi-element syntheticaperture imaging[J].Digital Signal Processing.2013，23(4)：1288-1295)。岳海林提出一些改进发射、接收模式的方法：如合成接收孔径(SRA)、合成发射孔径(STA)等(见文献：岳海林.超声合成聚焦信号噪声抑制与相位校正技术研究[D].四川：西南交通大学，2015：7-20)。Jonathan Reeg等提出空减影成像(Null SubtractionImaging，NSI)的方法，降低旁瓣、提高横向分辨率(见文献：Jonathan Reeg，MichaelL.Oelze.Improving lateral resolution in ultrasonic Imaging by utilizing nullsin the beam pattern[J].Ultrasonics Symposium(IUS),2015 IEEE International[C].New York：IEEE Trans，2015：1-4)。Y.Tasinkevych等提出对合成发射孔径进行变迹加权的方法，提高成像质量(见文献：Y.Tasinkevych，Z.Klimonda，M.Lewandowski，A.Nowicki，P.A.Lewin.Modified multi-element synthetic transmit aperture method forultrasound Imaging：A tissue phantom study[J].Ultrasonics.2013，53(2)：570-57)。李荣兴引入空间平滑对角加载Capon自适应波束形成方法，实现真正的动态幅度变迹(见文献：李荣兴.波束形成自适应波束形成方法研究[D].哈尔滨：哈尔滨工业大学，2013：52-55)。刘广在李荣兴的研究基础上引入相干因数和平面波的概念，进一步提高了成像质量(见文献：刘广.合成孔径波束形成中波束合成方法研究[D].河北：燕山大学，2015：41-48)。