[发明专利]一种基于子阵的空时域条件相干系数超声成像方法

说明书

本发明涉及一种基于子阵的空时域条件相干系数超声成像方法，属于超声成像技术领域；该方法包括：S1：预处理接收的回波信号；S2：提取超声回波数据的符号值，并将阵列接收的回波数据依次划分为多个具有重叠阵元的子阵回波数据组；S3：设置近似相干判断阈值，通过衡量子阵回波数据组的符号值一致性，计算各个回波数据组对应的近似相干性匹配系数；S4：通过计算完整信号长度内满足近似相干性匹配条件的回波数据组个数与总回波数据组个数的比值作为最终的子阵空时域条件相干系数；S5：对回波构成的扫描线数据进行加权，得到优化后的扫描线信号，并用其进行最终成像；本发明能有效提高图像分辨率及对比度，从而提高超声成像效果。

技术领域

本发明属于超声成像技术领域，涉及一种基于子阵的空时域条件相干系数超声成像方法。

背景技术

超声成像中应用最为广泛的，也是最简单的波束形成技术即延时叠加(Delay AndSum,DAS)，它是根据阵元通道几何位置关系对所接收的回波信号进行延时量的计算，然后对延时后的数据对齐叠加。传统DAS算法复杂度低，成像速度快，但由于其采用固定窗函数加权导致主瓣宽度增加，分辨率较低。

近年来，为了提高波束形成算法的对比度和分辨率，自适应算法得到越来越多的研究。其中相干系数(Coherence Factor,CF)算法由于其具有高分辨率高对比度的优点，得到了广泛的研究。它可以用于衡量超声波声束的聚焦质量，并充分抑制旁瓣伪像的形成。然而，当超声回波信号信噪比较低时，回波中噪声含量高，相干系数低，这将会导致图像整体亮度降低，目标幅值减小、以及黑区伪像等问题。为了防止相干系数对期望信号过分抑制造成的黑区伪像的问题，有学者们提出了基于空时信息的相干系数(Spatio-TemporallySmoothed Coherence Factor，StS-CF)和基于空时信息的符号相干系数(Spatio-Temporally Smoothed Sign Coherence Factor，StS-SCF)以及均方-标准差(SignalMean-to-Standard-deviation Factor，SMSF)等多种算法，但其出发点是通过削弱相干系数的抑制能力而减少黑区伪像的产生，这同时也削弱了算法的分辨率和对比度性能，仍无法在综合成像质量上达到较好的平衡。

综上所述，目前亟需一种既能保持良好分辨率对比度性能，又能保持强散斑背景不失真的波束形成算法，以全面提高超声算法的综合成像质量。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于子阵的空时域条件相干系数超声成像方法，克服传统相干系数类算法难以同时兼顾图像背景质量和成像分辨率的问题，有效提高图像分辨率及对比度，从而有效提高超声算法的综合成像效果。

为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于子阵的空时域条件相干系数超声成像方法，具体包括以下步骤：

S1：对超声阵元接收的回波信号进行处理，获得处理后的超声回波数据x(k)；

S2：提取超声回波数据x(k)的符号值用于计算相干系数，并将阵列接收的回波数据依次划分为多个具有重叠阵元的子阵回波数据组；

S3：设置近似相干判断阈值h，通过衡量子阵回波数据组的符号值一致性，计算各个回波数据组对应的近似相干性匹配系数；

S4：通过计算完整信号长度内满足近似相干性匹配条件的回波数据组个数与总回波数据组个数的比值作为最终的子阵空时域条件相干系数；

S5：利用最终求得的子阵空时域条件相干系数对回波构成的扫描线数据进行加权，得到优化后的扫描线信号；

S6：获得所有优化后的扫描线信号，进行最终成像。

进一步，步骤S1中，对超声阵元接收的回波信号进行处理，具体包括：放大、AD转换和延时聚焦处理；获取的处理后的超声波数据x(k)为：