[发明专利]一种超声波束形成方法

权利要求书

1.一种超声波束形成方法，其特征在于，包括以下步骤：

设定超声传感器的发射和接收模式，对接收信号进行数字化、放大以及滤波处理；

采用余弦变换域的延时组合乘叠加算法对接收信号进行优化处理，得到每条扫描线的波束形成输出；

在超声波束形成后对所得每条扫描线的波束形成结果进行包络检波、对数压缩、扫描转换以及显示。

2.如权利要求1所述的超声波束形成方法，其特征在于，所述采用余弦变换域的延时组合乘叠加算法对接收信号进行优化处理具体包括以下步骤：

(1)对各通道接收的信号进行延时和聚焦处理得到回波信号；

(2)对回波信号求子阵列信号；

(3)对子阵列信号进行算术平均得到子阵列平均信号向量；

(4)对子阵列平均信号向量进行离散余弦变换得到波束域信号向量；

(5)对波束域信号向量进行两两组合相乘；

(6)对步骤(5)中两两组合相乘结果进行符号运算；

(7)对步骤(5)中两两组合相乘结果进行绝对值运算后再进行开方运算；

(8)对符号运算结果和开方运算结果进行乘法运算；

(9)对乘法运算结果进行叠加求和；

(10)将叠加求和结果输入带通滤波器进行滤波，得到每条扫描线的波束形成输出。

3.如权利要求1所述的超声波束形成方法，其特征在于，根据下式对各通道接收的信号进行延时聚焦得到回波信号：

X(t)＝[x₁(t),x₂(t)...x_M(t)]^T，M是接收传感器通道的总数，t是时间索引序号，x_i(t)表示第i通道接收的经过延时后的信号。

4.如权利要求3所述的超声波束形成方法，其特征在于，根据下式对回波信号求子阵列信号：

X_l(t)＝[x_l(t),x_l+1(t),...,x_l+L-1(t)]^T,l＝1,2,...,M-L+1，其中L表示子阵列长度，L的取值在1到M/2之间，可作为用户定义的参数来调整该方法的成像性能和鲁棒性，L可根据实际的检测对象来选择确定。

5.如权利要求4所述的超声波束形成方法，其特征在于，根据下式对子阵列信号进行算术平均得到子阵列平均信号向量：

M是接收传感器通道的总数，L表示子阵列长度。

6.如权利要求5所述的超声波束形成方法，其特征在于，根据下式对子阵列平均信号向量进行离散余弦变换得到波束域信号向量：

其中，是余弦变换矩阵，k,n是矩阵的指标索引，k＝1,2,...p+1代表行标，n＝1,2,...,L代表列标；T_i是余弦变换矩阵T的第i行，参数p的值根据实际超声成像所能容许的计算复杂度来选择确定，p不超过10。

7.如权利要求6所述超声波束形成方法，其特征在于，对波束域信号向量进行两两组合相乘，得到如下结果：

8.如权利要求7所述的超声波束形成方法，其特征在于，对波束域信号向量进行两两组合相乘的结果进行符号运算，得到如下结果：m_i,j(t)＝sign(s_i,j(t)),i＝1,...p,j＝i,...,p+1。

9.如权利要求8所述的超声波束形成方法，其特征在于，对波束域信号向量进行两两组合相乘的结果进行取绝对值和开方运算，得到如下结果：

10.如权利要求9所述的超声波束形成方法，其特征在于，对符号运算结果和开方运算结果进行乘法运算所得结果为：x_i,j(t)＝m_i,j(t)q_i,j(t),i＝1,...p,j＝i,...,p+1，对上述结果再进行叠加求和，所得结果为：