[发明专利]一种基于相位相干信息的自适应变迹方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种信号分析方法，具体是一种医疗超声信号基于相位相干信息的自适应变迹方法。

背景技术

超声成像具有廉价、安全性系数高等优点，在医疗领域被视为一种有效的诊断手段。超声成像通常采用发射脉冲波接收回波的信号，再通过接收的回波信号进行经典模数转换、起始延迟、动态聚焦等步骤的波束合成方法进行成像。

早期传统的波束合成方法是通过对各个探头阵元收到的信号进行延迟和动态聚焦，用来弥补聚焦点与阵元之间的声传播距离差，并求和，得到聚焦点的信号能量。在理想的聚焦环境下，各路通道回波数据的相位应该是相同的，而旁瓣和栅瓣处的反射信号使通道间的相位变得弥散而不统一。但是在各个通道信号的合成过程中不可避免地会引入轴外的旁瓣和栅瓣信号，这些信号会影响图像的对比度和对小目标的检测能力。传统技术通常采用孔径变迹的方法对旁瓣和栅瓣信号进行抑制，例如：对发射孔径和接收孔径采用汉明窗、海明窗等方法对数据进行加权。由于这些加权函数是随着波束扫查深度而变化，而与孔径接收数据没有关联，从而会导致主波束宽度的变宽，造成图像横向分辨率下降；同时也降低了对比分辨率。

为了避免上述孔径变迹带来的问题，现有一些技术方案采用了一些通过自适应的方法来抑制旁瓣和栅瓣，减少对主波束宽度的影响。例如，中国专利号ZL200810063966.4公布了一种基于相关性分析的超声成像系统自适应波束形成器，利用通道间的相关性系数对通道权重作动态调整，来进行相位差的控制，再合成最终的波束输出。美国专利号：US7744532公布了一种基于孔径接收数据的相干因子计算方法，以提高图像的对比分辨力，动态范围等。类似的技术方案都是基于接收孔径数据的幅度信息和固定加权值来自适应计算变迹系数，主要存在三个问题：①对于基元间距较大的探头，图像处理效果较差，适应性存在一定缺陷；②变迹系数计算过程较复杂；③变迹系数过程中加权值是非实时变化的，与接收数据没有关联，造成了图像横向分辨率降低。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相位相干信息的自适应变迹方法，克服了传统超声成像信号处理过程中轴外信号的干扰、计算复杂、加权值不与接收数据关联的问题。

根据本发明提供的技术方案，一种基于相位相干信息的自适应变迹方法，包括以下步骤：

步骤1：将从各个通道获得的超声信号进行模数转换；

步骤2：对经过步骤1处理获得的信号进行起始延迟、动态聚焦处理，得到处理后的各个通道信号Ι_i,1≤i≤N，N是通道数；同时将每路信号延迟若干时钟拍，等待自适应变迹系数获取；

步骤3：将步骤2输入的信号做希尔伯特变换，通过CORDIC算法获取各个通道的相应相位信息Phase_i；

步骤4：对步骤3获得的通道相位信息进行求平均PhaseAverage=Σi=1NPhase_i/N;]]>

步骤5：求各路信号相位与平均相位PhaseAverage的绝对差

PhaseDiff_i=︱Phase_i－PhaseAverage︱，定量的代表各路信号的可信度；

步骤6：对步骤5获得的绝对差通过相应的几何映射运算得到相应变迹系数alpha_i；

步骤7：将变迹系数alpha_i与步骤2中的I_i相乘并求和得到波束合成输出。

另一种方式为：将步骤2中的各路通道信号I_i做多频率子带分解，得到各路通道信号的子带信号I_i_I_j，1≤j≤M，其中M是信号分解频率的个数，I_i_I_j表示第i路通道信号的第j个子带分量；然后将频率相同的子带信号归类为M个集合，再输入到步骤3。

进一步的，步骤6所述的几何映射运算可以为高斯函数或者幂函数，

高斯函数公式为：