數(shù)字超聲成像波束合成方法研究.pdf

1、現(xiàn)代醫(yī)學(xué)超聲成像中的波束合成方法，不僅關(guān)系到系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且直接決定了系統(tǒng)成像的質(zhì)量。因此，研究出新型的高效的波束合成方法，將會(huì)明顯提高國內(nèi)醫(yī)學(xué)超聲診斷設(shè)備的整體質(zhì)量。
　　傳統(tǒng)的延遲疊加波束合成方法是超聲成像中最簡單同時(shí)也是應(yīng)用最為廣泛的波束合成方法。然而基于傳統(tǒng)的、常規(guī)的延遲疊加波束合成的成像模式限制了圖像分辨率的進(jìn)一步提高，具體體現(xiàn)在：
　?、俨捎脝尾ㄊ瘘c(diǎn)聚焦的方式進(jìn)行成像時(shí)，成像的的幀頻較低，逐點(diǎn)聚焦延遲參數(shù)的

2、存儲(chǔ)容量巨大，因此很難實(shí)現(xiàn)快速、高精度的逐點(diǎn)聚焦。
　?、趥鹘y(tǒng)的延遲疊加波束合成方法，圖像的分辨率隨著探測深度的增大而減小，即傳統(tǒng)的波束合成方法無法有效地調(diào)和圖像的分辨率與探測深度之間的矛盾；而常規(guī)的變跡加權(quán)采用的是固定的窗函數(shù)加權(quán)值，雖然抑制了旁瓣等級(jí)，但代價(jià)卻是增加波束的側(cè)向?qū)挾龋档土藞D像的側(cè)向分辨率。
　　針對(duì)傳統(tǒng)超聲成像波束合成過程中的上述兩個(gè)缺陷，本文主要進(jìn)行了如下的研究工作：
　　①提出了基于聚焦延遲參數(shù)

3、壓縮存儲(chǔ)的數(shù)字4波束高精度逐點(diǎn)聚焦方法。該方法首先將4波束的逐點(diǎn)聚焦延遲參數(shù)計(jì)算問題轉(zhuǎn)換成單波束的逐點(diǎn)聚焦延遲參數(shù)計(jì)算問題，然后對(duì)轉(zhuǎn)換后的單波束逐點(diǎn)聚焦延遲參數(shù)進(jìn)行分解、量化、壓縮和存儲(chǔ)。最后在聚焦時(shí)將壓縮存儲(chǔ)的延遲參數(shù)進(jìn)行解壓，實(shí)時(shí)生成4波束合成所需要的絕對(duì)延遲參數(shù)。算法的性能分析表明：數(shù)字4波束高精度逐點(diǎn)聚焦波束合成方法能夠提高成像的幀頻，大幅度減小聚焦延遲參數(shù)的存儲(chǔ)容量。
　　②開展了基于虛擬陣元的雙聚焦波束合成方法及其與自

4、適應(yīng)加權(quán)和Chirp碼融合的波束合成方法的研究。同時(shí)，本文針對(duì)目前傳統(tǒng)延遲疊加波束合成方法在解決超聲圖像的分辨率與探測深度之間的矛盾、圖像的對(duì)比度較低和抗噪聲能力差等方面的不足，提出了兩種新型的波束合成方法。它們分別為基于虛擬陣元的超聲雙聚焦波束合成(DFB)和基于Chirp碼與自適應(yīng)加權(quán)融合的魯棒雙聚焦波束合成(CARDFB)。
　　DFB方法首先利用單一固定焦點(diǎn)進(jìn)行第一次聚焦；然后利用虛擬陣元的概念計(jì)算第二次聚焦的延遲參數(shù)；最

5、后再根據(jù)延遲疊加波束合成的原理及逐點(diǎn)聚焦技術(shù)進(jìn)行第二次聚焦，得到最終成像的掃描線數(shù)據(jù)。仿真結(jié)果驗(yàn)證表明：該方法能夠有效地調(diào)和圖像分辨率與探測深度之間的矛盾，提高了超聲圖像的質(zhì)量。
　　CARDFB方法首先采用Chirp編碼技術(shù)提高發(fā)射能量并對(duì)接收回波信號(hào)進(jìn)行脈沖壓縮；然后利用自適應(yīng)加權(quán)波束合成算法實(shí)時(shí)產(chǎn)生加權(quán)值；最后采用基于虛擬陣元的雙聚焦得到高質(zhì)量的波束合成信號(hào)。仿真實(shí)驗(yàn)表明：與傳統(tǒng)成像方法相比，該算法具有較高的橫向分辨率和主旁