[发明专利]基于特征空间自适应波束合成的频域被动空化成像及频率复合成像方法

权利要求书

1.一种基于特征空间自适应波束合成的频域被动空化成像方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：由超声成像换能器被动接收空化射频信号，对空化射频信号进行傅里叶变换得到频域空化信号，对频域空化信号作相位偏移处理后利用归一化余弦变迹函数进行变迹处理，得到超声成像换能器所有阵元的经过相位偏移和阵元变迹处理后的频域空化信号；

步骤二：根据步骤一所得的所有阵元的经过相位偏移和阵元变迹处理后的频域空化信号构造协方差矩阵，利用该协方差矩阵及导向矢量不确定集参数构建自适应波束合成的代价函数，通过对所述代价函数的约束条件引入拉格朗日乘数构造格朗日约束函数，对拉格朗日约束函数求导并令导函数为零，得到导向矢量表达式，将导向矢量表达式代入所述代价函数的约束条件中并利用牛顿迭代法求解得到拉格朗日乘数，根据求解得到的拉格朗日乘数计算导向矢量并将导向矢量作归一化处理，根据归一化处理后的导向矢量和所述协方差矩阵得到自适应波束合成的加权矢量；

所述代价函数表示为：

其中，a为要求解的导向矢量，为假定的导向矢量，||·||代表欧几里得范数，为约束条件，ε为导向矢量不确定集参数；

步骤三：对所述协方差矩阵进行特征空间分解，得到信号子空间，将步骤二所得的自适应波束合成的加权矢量投影到信号子空间上，利用投影后的加权矢量对步骤一所得的所有阵元的经过相位偏移和阵元变迹处理后的频域空化信号进行加权求和，然后去除直流分量，得到特征空间自适应波束合成的输出信号；对特征空间自适应波束合成的输出信号进行平方并在整个频域上进行叠加，得到全频域的被动空化成像结果；

步骤四：根据空化伪影比选择最优的导向矢量不确定集参数，根据最优的导向矢量不确定集参数确定特征空间自适应波束合成的最优输出信号；对该最优输出信号分别在整个频域中的不同子频域上进行叠加，得到不同子频域的被动空化成像结果；

所述空化伪影比表示为：

CAR＝20log₁₀(I_meanCav/I_meanArt)

其中，CAR为空化伪影比指标，I_meanCav为空化区域或空化区域选定部分的平均能量，I_meanArt为伪影区域或伪影区域选定部分的平均能量；

空化区域与伪影区域的边界根据全频域被动空化成像结果中能量最大值在横向和轴向下降到能量最大值一半时所对应的横向坐标和轴向坐标来确定，边界内为空化区域，边界外为伪影区域。