[发明专利]频域波束成形

说明书

技术领域

本发明通常涉及信号处理，且特别是涉及用于频域波束成形的方法和系统。

背景技术

波束成形是用在各种领域和应用例如无线通信、超声成像和其它医学成像方法、雷达、声纳、无线电天文学和地震学及其它中的空间滤波技术。例如由Steinberg在通过引用并入本文的“Digital Beamforming in Ultrasound”(IEEE Transactions on Ultrasonics，Ferroelectrics and Frequency Control，卷39，No6，1992，716-721页)中描述了用于超声成像的波束成形技术。

Tur等人在通过引用并入本文的“Innovation Rate Sampling of Pulse Streams with Application to Ultrasound Imaging”(IEEE Transactions on Signal Processing，卷59，No4，2011，1827-1842页)中描述了有效的超声信号采样技术。Wagner等人在通过引用并入本文的“Compressed Beamforming in Ultrasound Imaging”(IEEE Transactions on Signal Processing，卷60，No9，2012年9月，4643-4657页)中描述了应用于接收到的超声信号的欠尼奎斯特样本的波束成形技术。

发明内容

在本文描述的本发明的实施方式提供了包括从多个换能器接收包括来自目标的对传输信号的反射的相应信号的方法。通过计算每个接收到的信号的换能器特定频域系数，从换能器特定频域系数导出波束成形信号的波束成形频域系数，其中从相对于换能器的选定方向接收的反射被强调，并基于波束成形频域系数在选定方向重构目标的图像，来产生目标的图像，而不考虑接收到的信号的稀疏性。

在一些实施方式中，导出波束成形频域系数包括只在波束成形信号的有效带宽内计算波束成形频域系数。在实施方式中，重构图像包括将逆傅立叶变换应用于波束成形频域系数。在另一实施方式中，导出波束成形频域系数包括只计算在波束成形信号的有效带宽内的部分子带内的波束成形频域系数。

在所公开的实施方式中，重构图像包括将压缩感测(CS)或稀疏恢复过程应用于波束成形频域系数。在另一实施方式中，重构图像包括将用于从正弦曲线的总和提取正弦曲线的算法应用于波束成形频域系数。在又一实施方式中，重构图像包括基于波束成形频域系数估计时域的波束成形信号以及从所估计的波束成形信号重构图像。在示例性实施方式中，估计波束成形信号包括将11-范数优化应用于波束成形频域系数。

在一些实施方式中，导出波束成形频域系数包括计算换能器特定频域系数的加权平均。计算加权平均可包括将独立于接收到的信号的预定权值应用于换能器特定频域系数。在实施方式中，重构目标的图像包括基于波束成形频域系数重构主导反射和散斑。在实施方式中，计算波束成形频域系数包括从接收到的信号的欠尼奎斯特样本导出换能器特定频域系数。

此外根据本发明的实施方式提供了包括输入接口和处理电路的装置。输入接口配置成从多个换能器接收包括来自目标的对传输信号的反射的相应信号。处理电路配置成：通过计算每个接收到的信号的换能器特定频域系数，从换能器特定频域系数导出波束成形信号的波束成形频域系数，其中从相对于换能器的选定方向接收的反射被强调，并基于波束成形频域系数在选定方向重构目标的图像，来产生目标的图像，而不考虑接收到的信号的稀疏性。

根据本发明的实施方式还提供了包括从多个换能器接收包括来自目标的对传输信号的反射的相应信号的方法。为每个接收到的信号计算换能器特定频域系数。从换能器特定频域系数导出波束成形信号的波束成形频域系数，其中从相对于换能器的选定方向接收的反射被强调。在接收到的信号是可压缩的约束下基于波束成形频域系数在选定方向重构目标的图像。

根据本发明的实施方式还提供了包括输入接口和处理电路的装置。输入接口配置成从多个换能器接收包括来自目标的对传输信号的反射的相应信号。处理电路配置成计算每个接收到的信号的换能器特定频域系数，从换能器特定频域系数导出波束成形信号的波束成形频域系数，其中从相对于换能器的选定方向接收的反射被强调，并在接收到的信号是可压缩的约束下基于波束成形频域系数在选定方向重构目标的图像。

本发明从连同附图一起被理解的其实施方式的下列详细描述中将被充分理解，其中：

附图说明