[发明专利]超声相控阵远场超分辨率成像方法、装置、存储介质和系统

权利要求书

1.一种超声相控阵远场超分辨率成像方法，其特征在于，包括：

采集和存储超声阵列数据，其中，试块上的两个贯通孔位于线性阵列的远场区域，两个贯通孔之间的间距小于超声波的波长；

对所述超声阵列数据中的超声回波信号进行时域处理，提取携带目标信息的散射信号；

对所述散射信号进行频域处理，得到子空间矩阵；

利用所述子空间矩阵生成成像函数，得到超声图像；

所述采集和存储超声阵列数据包括：

通过半矩阵采集方法获取超声阵列数据，减少数据的冗余，节省存储空间；

所述半矩阵采集方法包括：

发射阵元i发出超声信号并在试块的内部传播；

接收阵元j接收超声信号，判断i和j的大小关系，如果满足i≤j，则存储超声回波信号s_ij(t)，反之，则不存储超声回波信号；

发射阵元递增并循环执行上述步骤；其中，对于一个包含N个阵元的线性阵列，得到N(N+1)/2个超声回波信号；

对所述超声阵列数据中的超声回波信号进行时域处理包括：

对超声阵列数据中的每一个超声回波信号s_ij(t)施加矩形窗函数h_ij(t)，获取超声纵波信号s′_ij(t)作为所述散射信号，矩形窗函数h_ij(t)的定义如公式1所示

h_ij(t)＝1,t₁≤t≤t₂ 式1

时域处理过程如公式2所示

s′_ij(t)＝s_ij(t)h_ij(t) 式2。

2.根据权利要求1所述的超声相控阵远场超分辨率成像方法，其特征在于，

对所述散射信号进行频域处理，得到子空间矩阵包括：

对超声纵波信号s′_ij(t)执行傅里叶变换，得到对应的频域信号S_ij(ω)；

提取频域信号S_ij(ω)在中心频率点ω_c对应的值S_ij(ω_c)，作为阵列响应矩阵K(ω_c)的元素K_ij(ω_c)；

对阵列响应矩阵K(ω_c)进行奇异值分解，得到奇异值和对应的奇异向量，并将奇异向量划分为子空间矩阵，所述子空间矩阵包括：信号子空间U_S(ω_c)和V_S(ω_c)，以及噪声子空间U_N(ω_c)和V_N(ω_c)。

3.根据权利要求2所述的超声相控阵远场超分辨率成像方法，其特征在于，

利用所述子空间矩阵生成成像函数，得到超声图像包括：

划定成像区域，对于其中的每一个像素点r，已知线性阵列阵元位置R_j(j＝1～N)，定义导向矢量g(r,ω_c)；

基于所述子空间矩阵和所述导向矢量，定义超分辨率成像函数；

根据所述成像函数对所述超声阵列数据进行处理，得到超声图像。