[发明专利]一种非正交投影与广义旁瓣对消器相融合的超声成像方法

权利要求书

1.一种非正交投影与广义旁瓣对消器相融合的超声成像方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

S1：对超声阵元接收的回波信号放大、AD转换和滤噪预处理，得到超声回波数据，再将每个收发孔径得到的数据存入数据表T中；

S2：采用合成孔径的单发全收成像模式，所有阵元依次完成发射，并全部接收回波信号后，在数据表T中提取每个像素点所对应的阵列回波数据，计算每个像素点所对应的样本协方差矩阵；

S3：对样本协方差矩阵进行特征分解，用大特征值对应的特征向量构造信号子空间，剩余特征向量组成干扰和噪声子空间，根据信号子空间构造新的矩阵S_A来近似干扰噪声方向矩阵的正交投影矩阵；

S4：利用期望方向向量构成的子空间和矩阵S_A计算得到非正交投影矩阵；

S5：利用计算的非正交投影矩阵将广义旁瓣对消波束形成得到的权值沿着与干扰噪声方向矩阵平行的方向投影到期望方向向量所在的信号子空间中，从而得到新的自适应权值；

S6：利用新的自适应权值对阵列回波数据进行加权求和，依次得到单发全收模式下的单帧成像数据，对单帧成像数据进行空间复合得到最终的自适应波束形成的超声图像数据。

2.根据权利要求1所述的一种非正交投影与广义旁瓣对消器相融合的超声成像方法，其特征在于：在所述S1中，对超声阵元接收的回波信号放大、AD转换和滤噪预处理，得到超声回波数据，之后将每个收发孔径得到的数据存入数据表T中，具体包括以下步骤：

超声阵元接收的回波信号经过TGC放大、AD转换和噪声滤除的预处理后，将各个收发孔径得到的数据存入数据表T中，T是一个维度为P×M×N的三维数表，其中，P表示回波采样点数，N表示发射孔径个数，M表示接收孔径个数；整体探测区域可分解成Q×H个像素点，依次计算每个收发孔径对应检测区域内的每个探测点的聚焦延时如下：

其中，δ(q,h,m,n)表示探测像素点为(q,h)且发射孔径为n时，接收孔径m在当前采样时刻所需要的延时量，q表示探测区域内像素点的纵向序号，h表示探测区域内像素点的横向序号，n表示发射孔径序号，m表示接收孔径序号；x(q,h),x(0,m),x(0,n),y(q,h),y(0,m),y(0,n)分别表示点(q,h)(0,m)(0,n)的横、纵坐标；f_s表示采样频率，t_off表示从开始发射超声波到第一次接收到回波的时间间隔，c表示探测区域中介质的超声波传播速度。

3.根据权利要求2所述的一种非正交投影与广义旁瓣对消器相融合的超声成像方法，其特征在于：在所述S2中，采用合成孔径的单发全收成像模式，所有阵元依次完成发射，并全部接收回波信号后，在数据表T中提取每个像素点所对应的阵列回波数据，计算每个像素点所对应的样本协方差矩阵，具体包括以下步骤：

S21：采用合成孔径的单发全收成像模式，发射阵元为n时，依次在数据表T中提取每个像素点所对应的所有接收阵列回波数据x_s(q,h,n)：

x_s(q,h,n)＝[T(δ,1,n),T(δ,2,n),...,T(δ,M,n)]

其中，T(δ,m,n),m＝1,2,...,M表示发射阵元为n，接收阵元为m时像素点(q,h)得到的延时后的数据，式中的δ与δ(q,h,m,n)等效；

S22：将接收阵列划分为阵元数目为L的重叠子阵，并分别计算每个子阵l的样本协方差矩阵R_l(q,h,n)，然后根据以下公式计算空间平滑后的协方差矩阵

其中，表示x_s(q,h,n)中第l个子阵的输出向量，表示的共轭转置；

对得到的协方差矩阵进行对角加载，得到协方差矩阵

其中，ε为空间噪声与信号功率之比，取L为子阵的阵元个数，为信号的等效功率，trace(·)是求矩阵迹的函数，即表示求取主对角线(从左上方至右下方的对角线)上各个元素的总和，I为单位矩阵。