[发明专利]一种超声波束形成方法在审

专利信息
申请号: 201710479178.2 申请日: 2017-06-22
公开(公告)号: CN107137111A 公开(公告)日: 2017-09-08
发明(设计)人: 苏婷;张石;李大宇;姚定界 申请(专利权)人: 东北大学
主分类号: A61B8/08 分类号: A61B8/08
代理公司: 沈阳优普达知识产权代理事务所(特殊普通合伙)21234 代理人: 张志伟
地址: 110819 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 一种 超声 波束 形成 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及超声成像技术,具体涉及一种采用余弦变换域的延时组合乘叠加算法的超声波束形成方法。

背景技术

在临床诊断和治疗中,医学超声成像凭借其无创、无电离辐射、实时性强、使用方便和价格便宜等优点受到广大医生和患者的青睐。超声波束形成是超声成像系统中的关键步骤,影响着图像的分辨率和对比度。延时叠加(delay-and-sum,DAS)方法是应用最广泛的波束形成方法,然而由于其形成的波束具有较高的旁瓣水平和较宽的主瓣宽度,因此具有较低的抑制噪声能力和较低的空间分辨率。如何提高超声成像质量成为该研究领域的一个重要热点问题。

为了提高超声波束形成的图像质量,自适应波束形成方法应运而生。最小方差(minimum variance,MV)波束形成方法是应用最广泛的自适应波束形成方法。然而最小方差波束形成方法的主要局限在于其计算复杂度较高,硬件开销大,实时成像效果差。为了克服该问题,迫切需要出现具有较高成像质量、较低计算复杂度的波束形成方法。现有的降低计算复杂度的波束形成方法主要分为两大类:阵列域的波束形成方法和变换域的波束形成方法。延时组合乘叠加(delay multiply and sum,DMAS)波束形成是这类方法的代表。DMAS方法主要借助于回波信号的空间互相关信息,通过成对组合回波信号乘积的平方根来降低波束的旁瓣水平和减小主瓣的宽度。该方法具有较高的成像分辨率和对比度。然而该方法由于没有考虑回波信号自身的自相关成分,引起了能量的部分损失;另外由于每个通道的信号需要成对进行组合相乘与平方根运算,大大增加了硬件实现的成本。因此在不增加硬件成本的条件下,怎样保证提高超声成像分辨率和对比度的同时降低计算复杂度来提高帧率,实现快速实时成像,成为一个亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种超声波束形成方法,可提高超声成像分辨率和对比度,同时降低计算复杂度,实现快速实时成像。

本发明提供一种超声波束形成方法,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。

在本发明的超声波束形成方法中,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。

在本发明的超声波束形成方法中,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)...xM(t)]T,M是接收传感器通道的总数,t是时间索引序号,xi(t)表示第i通道接收的经过延时后的信号。

在本发明的超声波束形成方法中,根据下式对回波信号求子阵列信号:

Xl(t)=[xl(t),xl+1(t),...,xl+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。

在本发明的超声波束形成方法中,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。

在本发明的超声波束形成方法中,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:

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