超聲成像自適應(yīng)波束形成方法研究.pdf

1、波束形成是醫(yī)療超聲成像系統(tǒng)重要的組成部分,其性能的好壞直接影響著超聲成像的質(zhì)量。目前比較常用的波束形成算法為延時(shí)累加算法,該算法形成的超聲波束具有很高的旁瓣,通常的方法是采用幅值變跡來(lái)對(duì)旁瓣幅值進(jìn)行壓制,然而卻造成了主瓣寬度的增加。與非自適應(yīng)的波束形成不同,自適應(yīng)波束形成則可以根據(jù)聲場(chǎng)的變化計(jì)算出動(dòng)態(tài)的加權(quán)值,較好的解決了上述問(wèn)題。因此,本文重點(diǎn)研究了自適應(yīng)波束形成在超聲成像系統(tǒng)中的應(yīng)用。
　　本文首先介紹了傳統(tǒng)延時(shí)累加波束形成算

2、法的基本理論,然后分析了不同的波束控制方法,如幅值變跡、動(dòng)態(tài)聚焦對(duì)傳統(tǒng)波束形成性能的影響,并指出了傳統(tǒng)波束形成算法存在的缺點(diǎn),即不能實(shí)現(xiàn)真正的動(dòng)態(tài)幅值變跡,不能實(shí)現(xiàn)發(fā)射模式下的動(dòng)態(tài)聚焦等。
　　然后,針對(duì)傳統(tǒng)波束形成不能實(shí)現(xiàn)真正動(dòng)態(tài)變跡的缺點(diǎn),引入了Capon自適應(yīng)波束形成算法,利用回波數(shù)據(jù)計(jì)算出動(dòng)態(tài)權(quán)值,實(shí)現(xiàn)了真正的動(dòng)態(tài)幅值變跡。在采用Capon算法計(jì)算最優(yōu)權(quán)值時(shí),為了對(duì)回波信號(hào)人為地去相關(guān),獲得更好的協(xié)方差矩陣估計(jì),采用了前后

3、向空間平滑技術(shù);為了進(jìn)一步提高Capon自適應(yīng)波束形成算法的穩(wěn)健性,還將對(duì)角加載技術(shù)應(yīng)用其中,并對(duì)對(duì)角加載中加載量的選取進(jìn)行了研究,仿真結(jié)果表明,當(dāng)對(duì)角加載參數(shù)選為1(10L)時(shí),既能保證較高的成像質(zhì)量,又能增強(qiáng)算法的穩(wěn)健性。
　　為了進(jìn)一步提高成像質(zhì)量,針對(duì)傳統(tǒng)波束形成不能實(shí)現(xiàn)發(fā)射動(dòng)態(tài)聚焦的缺點(diǎn),本文研究了合成孔徑成像的幾種掃查方法,并將其中的多陣元合成孔徑聚焦的掃查模式應(yīng)用到自適應(yīng)波束形成中,分別采用Capon自適應(yīng)波束形成算