基于符号相干因子加权的双层介质频域相干复合平面波成像

为同时提高双层介质下超声相干复合平面波(CPWC)成像的质量和效率,提出一种频域波束形成与符号相干因子加权(SCF)相结合的算法。提取平面波数据的相位符号,通过修正后的频域波束形成算法对其进行波场外推。利用外推后的相位符号构建SCF加权因子对波束形成后的平面波图像进行自适应加权。结果表明,经过SCF加权,时域和频域波束形成后图像中缺陷的平均半峰值宽度基本相同,分别为时域DAS的78%和75%,频域图像的信噪比高于时域5 dB左右,在提供相同分辨率和信噪比的前提下,相比于时域波束形成下的SCF加权算法,本文所提的复合算法成像效率提升4倍以上,同时兼顾较高的成像质量和较低的运算复杂度,进而形成一种适用于双层介质无损检测的高质量、低复杂度的超声相控阵成像技术。

符号相干系数加权的超声平面波复合成像算法

平面波超声成像算法运用广泛,具有较高的成像帧率,但成像质量较差.相干平面波复合成像(CPWC)算法采用对多个方向平面波成像输出直接叠加的方式进行成像,有效的提高了成像质量,但忽略了平面波之间的相干性.本文提出符号相干系数加权的平面波复合成像算法(SCF-CPWC).该算法将不同角度的平面波对同一个成像点的成像结果做为向量,计算出该向量的符号相干系数(SCF),对该成像点的相干平面波复合成像的输出结果进行加权成像,得到SCF-CPWC算法的最终结果.仿真和实验结果表明SCF-CPWC算法具有更好成像质量.相对于传统的CPWC成像算法,可以明显改善成像的横向分辨率和暗斑对比度.

超声相干平面波复合成像的环形统计矢量加权

为提高超声相干平面波复合(CPWC)成像质量,本文提出了基于环形统计矢量(CSV)的加权算法。该算法以延时信号相位为环形统计样本,通过样本平均合矢量建立反映相位分布一致性程度的相干因子。进一步地,根据波束形成及相干因子构建数量的不同,提出了全孔径环形统计矢量(tCSV)加权算法。结果表明,相比于CPWC,CSV和tCSV的散射靶点分辨率和囊肿的对比度分别提高了至少23.67%和27.69%,CNR值降低至多39.37%。与相干因子(CF)和符号相干因子(SCF)相比,虽然CSV和tCSV算法在分辨率和对比度上最大分别比之减小约12.83%和88.31%,但抑制背景噪声和保留目标靶点回波幅值的能力较强,且CNR值比之提高了约20%,其成像质量具有更好地鲁棒性。

短阶相干系数加权的平面波复合成像算法

相干平面波复合(CPWC)成像算法采用多个角度平面波成像结果直接叠加的方式进行成像,具有速度快,质量高等优点,CPWC成像直接叠加的成像方式,忽略了平面波成像结果之间的相干性。相干系数(CF)加权算法可以有效提高成像的分辨率和对比度,降低了背景成像质量。该文提出了短阶相干系数(SLCF)加权算法,该算法采用角度差异参数来确定相干系数的阶数,根据角度差异较小的平面波输出计算相干系数,对CPWC成像结果进行加权成像。仿真和实验结果表明SLCF加权算法相对于传统的CPWC成像算法,可以改善成像的横向分辨率和对比度。相对CF和广义相干系数(GCF)算法,SLCF可以提高对比度和背景成像质量,而且运算量更低。

基于平均短阶相干系数的平面波复合成像算法

相干平面波复合成像(coherent plane-wave compounding,CPWC)可以实现高帧率、高质量成像,但未考虑平面波成像结果间的相干性。相干系数(coherence factor,CF)加权CPWC算法可以提高成像的分辨率和对比度,但降低了背景组织成像质量。短阶相干系数(short-lag coherence factor,SLCF)加权算法,可以进一步改善对比度和背景成像质量,但未考虑到较大发射角度平面波成像结果的相干性,导致分辨率降低。我们研究的平均短阶相干系数(average short-lag coherence factor,ASLCF)先计算出不同范围的发射角度的成像结果对应的SLCF,然后进行均值处理,最后作为加权系数对CPWC进行加权成像。实验和仿真证明在保持其他性能基本不变的情况下,相对于SLCF,ASLCF加权算法可以明显提高分辨率和背景组织的成像质量。

超声多角度平面波相干复合血流速度检测的参数研究

本文研究了超声多角度平面波(Multi-angle Plane Wave,MPW)相干复合血流速度剖面(Blood Flow Ve⁃locity Profile,BFVP)检测的关键参数.基于Field II超声仿真平台开展仿真实验,分别建立水平、倾斜颈总动脉(Com⁃mon Carotid Artery,CCA)平面波超声仿真模型.使用3~11个角度、间隔0.25°~16°的MPW扫描水平CCA生成复合图像,基于散斑跟踪法(Speckle Tracking,ST)测量BFVP;使用3个角度、间隔0.25°~20°的MPW扫描倾斜CCA生成复合回波信号,基于多普勒测速法(Doppler Velocimetry,DV)估计BFVP.对比预设理论速度剖面,ST法与DV法的最优参数分别为11个间隔1.0°、3个间隔3.0°的平面波.基于造影增强的兔髂动脉开展体内实验,验证了最优参数的有效性.综上所述,本文研究为MPW相干复合检测BFVP的参数设置提供参考,有助于获得准确的临床诊断信息.