[发明专利]基于超声系统点扩散函数仿真和压缩感知的超声成像方法

权利要求书

1.一种基于超声成像系统点扩散函数仿真和压缩感知的超声成像方法，其包括以下步骤：

获得所述超声成像系统的点扩散函数；

根据所述点扩散函数建立关系矩阵M；以及

建立反映超声回波射频信号s与超声图像的像素点上的散射子散射强度分布I之间关系的方程组：s＝MI；

其特征在于，

设置一个阈值，将所述关系矩阵M中低于所述阈值的元素都置为0；

通过仿真计算获得所述超声成像系统在某种超声发射模式下在与超声图像上所有像素点对应的空间位置处的所述点扩散函数；

所述仿真计算包括以下步骤：

(i)针对所述超声成像系统设定各种参数值；

(ii)利用成熟的声学仿真方法或软件进行仿真计算，模拟当在与超声图像上某个像素点对应的空间位置上放置尺寸足够小的散射子而其他位置没有任何散射子时形成的被所述超声成像系统接收的超声回波信号，其中被接收的所述超声回波信号即所述系统在所述某种超声发射模式下在所述空间位置的点扩散函数；

(iii)对所述超声图像上的所有像素点执行步骤(i)和(ii)，得到所述超声成像系统在某种超声发射模式下在与所述超声图像上所有像素点对应的空间位置处的所述点扩散函数；

所述各种参数值包括：介质声速/衰减系数、超声探头的类型/阵元数/阵元尺寸和间距/带宽、所使用的超声中心频率、发射波形/焦距、对超声回波信号的采样频率/采样长度、成像范围。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成熟的声学仿真方法或软件包括：时域有限差分法、k空间频谱法、FieldII、k-wave。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述方法还包括以下步骤：通过成熟的压缩感知算法对所述方程组s＝MI进行求解，得到向量I，将其从向量变换为对应图像像素点数量的矩阵，再经过调整动态范围和数字扫描变换步骤，获得希望得到的超声图像。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述成熟的压缩感知算法包括：匹配追踪法、Bregman算法、operator/variable splitting、FPC算法、L1-magic算法、牛顿下降法。

5.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，当I不是稀疏的时，对I进行稀疏变换Ψ，令θ＝ΨI，其中θ是I在稀疏变换域内的系数，θ是稀疏的，根据压缩感知的求解公式min||ΨI||₁s.t.来求解I，其中β表示允许存在多少噪声成分。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述稀疏变换Ψ包括：离散余弦变换(DCT)、各种小波变换。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超声成像系统采用超声平面波发射模式、超声凸面波发射模式、超声凹面波发射模式、或任意不规则波形信号激励的发射模式。