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基于编码发射与自适应波束形成的超声成像

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资料介绍

摘 要:与传统的延时叠加(DAS)波束形成的成像方法相比,Capon 算法可以有效地提高医学超声成像的横向分辨

率,但不能提高成像的对比度。该文提出一种新的成像方法Chirp_Capon 算法,即将超声编码发射技术与Capon

算法相结合,利用编码信号优异的相关特性来弥补Capon 算法在对比度上的不足,从而得到了较好的成像结果。

仿真结果表明相对于Capon 算法,该算法不仅具有较高横向分辨率,而且可以有效提高图像的对比度和信噪比。


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32 4 期  
2010 4 月  
电 子 与 信 息 学 报  
Vol.32No.4  
Apr. 2010  
Journal of Electronics & Information Technology  
基于编码发射与自适应波束形成的超声成像  
郑驰超  
(中国科学技术大学电子科学与技术系 合肥 230027)  
摘 要与传统的延时叠加(DAS)波束形成的成像方法相比Capon 算法可以有效地提高医学超声成像的横向分辨  
率,但不能提高成像的对比度。该文提出一种新的成像方Chirp_Capon 算法,即将超声编码发射技术Capon  
算法相结合,利用编码信号优异的相关特性来弥补 Capon 算法在对比度上的不足,从而得到了较好的成像结果。  
仿真结果表明相对Capon 算法,该算法不仅具有较高横向分辨率,而且可以有效提高图像的对比度和信噪比。  
关键词:超声成像;Chirp_Capon 算法;延时叠加(DAS);对比度;横向分辨率  
中图分类号TN911.7; R445.1  
文献标识码A  
文章编号1009-5896(2010)04-0959-04  
DOI: 10.3724/SP.J.1146.2009.00425  
Ultrasounic Imaging Based on Coded Exciting  
Technology and Adaptive Beamforming  
Zheng Chi-chao  
Peng Hu  
(Department of Electronic and science Technology University of Science and Technology of China, Hefei 230027, China)  
Abstract: Compared with traditional imaging algorithm based on Delay and Sum (DAS), Capon algorithm can  
increase horizontal resolution of medical ultrasound image, but the contrast is not improved. A new algorithm  
named Chirp_Caopn is proposed in this paper, which combines ultrasound coded exciting technology with Capon  
algorithm, so the excellent relation of coded signal can remedy the common contrast of Capon algorithm. The  
simulated result shows that compared with Capon algorithm, the new algorithm not only improves the horizonta  
resolution, but also can give a high contrast image with less noise.  
Key words: Ultrasonic imaging; Chirp_Capon algorithm; Delay And Sum(DAS); Contrast; Horizontal resolution  
Capon算法用于超声聚焦成像。该算法虽然能有效  
地提高成像空间分辨率,然而成像的对比度却没有  
改善。  
1 引言  
在医学超声成像中,波束形成一直采用传统的  
延时叠加法(Delay And SumDAS),即对不同通  
道接收到的数据,施以不同的延时,再将其相加,  
得到期望聚焦点的幅值。聚焦时,为了减小旁瓣信  
号对成像对比度的影响,人们通常采用幅度变迹技  
术,对不同阵元施加不同的加权值(通常为hanning  
blackman函数)DAS虽然计算简单,容易实现,  
但其空间分辨率较低,成像对比度较差[1]。  
超声编码发射技术是一种有效地提高成像对比  
度的成像方法。传统的超声成像所使用的超声发射  
信号都是峰值电压较高的脉冲波信号声编码发  
射技术是指发射具备优异的自相关性能的特殊信号  
比如线性调频信号等。然后在接收端采用匹配滤波  
得到瞬时功率较高的脉冲波,该技术可以有效地提  
高成像的对比度。  
Capon算法是将自适应波束形成方法用于超声  
成像。其主要是使噪声以及来自非信源方向上的任  
何干扰所贡献的功率为最小,同时保持信源方向上  
的信号功率不变。由于该方法能有效地提高成像的  
分辨率使其成为超声成像的主要的研究方向之一。  
文献[2]研究了用于高帧率超声成像的自适应波束形  
成算法。文献[3]主要研究Capon算法中的不同空间  
平滑维数对超声成像分辨率的影响。文献[4]将  
本文将超声编码发射技术与Capon算法结合用  
于超声成像,仿真结果表明该方法不仅可以提高图  
像的对比度并且进一步提高了空间分辨率。  
2 成像原理及算法  
在现有的超声成像方法中,超声编码发射技术  
可以有效地降低旁瓣,提高对比度,但是不能提高  
超声成像的分辨率。Capon算法可以改善分辨率,  
却不能提高对比度文提出的chirp_capon算法对  
成像对比度和分辨率均有改善。  
2009-03-30 收到,2009-10-16 改回  
国家自然科学基金(60871087)2008年中国科学技术大学研究生创  
新基金资助课题  
2.1 超声成像的数学模型[5]  
假设,有M个阵元的传感器阵列,对空间中某  
通信作者:彭虎

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