一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法
【專利摘要】一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法，該方法包括步驟1：分別采集材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)；步驟2：對(duì)采集的材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理；步驟3：利用最大似然互相關(guān)時(shí)延估計(jì)算法，求取去噪后的超聲射頻回波信號(hào)的時(shí)間延遲；本發(fā)明在低信噪比環(huán)境下使得超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)的抗噪能力得以提高，獲得了高抗噪能力，在低信噪比環(huán)境下能持續(xù)保持良好的估算精度、超聲輻射力彈性成像的較高分辨率和魯棒性。
【專利說明】一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于超聲彈性成像【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]基于機(jī)械擠壓變形的超聲彈性成像技術(shù)已日趨成熟，但是這些技術(shù)為接觸式檢測(cè)法，應(yīng)用范圍受到極大限制，檢測(cè)過程容易對(duì)待檢材料產(chǎn)生損傷。而基于超聲輻射力的彈性成像技術(shù)有別于上述接觸式檢測(cè)法，利用超聲輻射力作為驅(qū)動(dòng)力源，非接觸作用于待檢材料上使其產(chǎn)生變形，通過檢測(cè)變形前后的超聲回波信號(hào)，并應(yīng)用相應(yīng)的變形估計(jì)方法對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行分析處理，得到超聲輻射力作用后待檢材料變形，從而根據(jù)胡克定理確定出待檢對(duì)象彈性模量相對(duì)值的空間分布。超聲輻射力彈性成像中信號(hào)間的時(shí)延估計(jì)對(duì)最終所獲得彈性圖譜起到?jīng)Q定性作用，精準(zhǔn)的時(shí)延估計(jì)往往可以對(duì)相位畸變校正并提高材料變形的檢測(cè)精度。
[0003]時(shí)延估計(jì)技術(shù)在超聲輻射力彈性成像中主要用來處理待檢測(cè)材料變形前后的超聲回波信號(hào)，以此獲得待檢測(cè)材料的變形量。超聲輻射力彈性成像中的時(shí)延估計(jì)算法，應(yīng)用較多的有歸一化互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(NC)、絕對(duì)差總和時(shí)延估計(jì)法(SAD)、歸一化協(xié)方差時(shí)延估計(jì)法(NCov)、非歸一化互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(NNC)、平方差總和時(shí)延估計(jì)法(SSD)、混合符號(hào)互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(HSC)、極性重合時(shí)延估計(jì)法(PCC)以及Meyr-SpieS時(shí)延估計(jì)法等。
[0004]歸一化互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(NC)和歸一化協(xié)方差法(NCov)由于充分考慮到了材料變形前后超聲回波信號(hào)的能量。因此，具有較高的時(shí)延估計(jì)精度，受到了學(xué)者們廣泛認(rèn)可和青睞。但是這兩種算法計(jì)算成本太高、效率較低使其應(yīng)用具有一定的局限性。
[0005]綜觀各種時(shí)延估計(jì)算法，評(píng)價(jià)一種算法的好壞主要從算法效率和算法所能達(dá)到的精度進(jìn)行考慮。目如，各種估計(jì)算法中，歸一化互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(NC)和歸一化協(xié)方差法(NCov)精度最高，但效率最低；反之，極性重合時(shí)延估計(jì)法(PCC)和混合符號(hào)互相關(guān)時(shí)延估計(jì)法(HSC)則是精度最低，但效率最高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法。
[0007]本發(fā)明的技術(shù)方案:
[0008]一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法，包括如下步驟:
[0009]步驟1:分別采集材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)；
[0010]設(shè)rl(t)、r2(t)分別為材料受輻射力擠壓變形前、后的超聲射頻回波信號(hào)；S(t)為源原信號(hào)；ni(t)、n2(t)為加性噪聲；τ為時(shí)間延遲；并假設(shè)原發(fā)射信號(hào)及噪聲信號(hào)為方差為1、均值為O的正態(tài)平穩(wěn)隨機(jī)過程，且三者之間沒有相關(guān)性，并設(shè)信道衰減因子α = I ;則rl (t)、r2(t)表示為:[0011]rl (t) = S(t)+n1(t)(I)
[0012]r2 (t) = a *S (t_ τ )+n2 (t)(2)
[0013]rl(t)、r2(t)的互相關(guān)函數(shù)表示為:
[0014]Rrlr2( τ ) = E[rl (t)*r2(t+τ )] = Rss( τ -D)(3)
[0015]式中，Rrlr2(T)為材料擠壓變形前后超聲射頻回波信號(hào)的相關(guān)函數(shù)；Rss(T)為源信號(hào)S(t)的自相關(guān)函數(shù)；D為互相關(guān)函數(shù)Rm2(T)取得最大值時(shí)的時(shí)間延遲τ，即
【權(quán)利要求】
1.一種超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟1:分別采集材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)； 設(shè)rl(t)、r2(t)分別為材料受輻射力擠壓變形前、后的超聲射頻回波信號(hào)；S(t)為源原信號(hào)；ni(t)、n2(t)為加性噪聲；τ為時(shí)間延遲；并假設(shè)原發(fā)射信號(hào)及噪聲信號(hào)為方差為1、均值為O的正態(tài)平穩(wěn)隨機(jī)過程，且三者之間沒有相關(guān)性，并設(shè)信道衰減因子α = I ;則rl (t)、r2 (t)表示為:
rl(t) = S (t) +Ii1 (t)(I)
r2 (t) = a *S (t_ τ )+n2 (t)(2) rl(t)、r2(t)的互相關(guān)函數(shù)表示為:
Rrlr2 O) = E[rl (t) *r2 (t+ τ ) ] = Rss ( τ -D) (3) 式中，Rrlr2(0為材料擠壓變形前后超聲射頻回波信號(hào)的相關(guān)函數(shù)；Rss(T)為源信號(hào)S(t)的自相關(guān)函數(shù)；D為互相關(guān)函數(shù)R&2(0取得最大值時(shí)的時(shí)間延遲τ，即
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法，其特征在于，步驟2包括如下步驟: 步驟2.1:根據(jù)采集的材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)，從常用的小波基函數(shù)中選擇最優(yōu)小波基函數(shù)； 步驟2.2:利用選擇的最優(yōu)小波基函數(shù)，對(duì)采集的材料受輻射力擠壓變形前后的超聲射頻回波信號(hào)進(jìn)行小波去噪處理。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超聲輻射力彈性成像的時(shí)延估計(jì)方法，其特征在于，步驟2.1選擇最優(yōu)小波基函數(shù)的方法為: 利用多種常用小波基函數(shù)對(duì)超聲射頻回波信號(hào)分別進(jìn)行分解及重構(gòu)，并將重構(gòu)的超聲射頻回波信號(hào)與原始的超聲射頻回波信號(hào)進(jìn)行互相關(guān)，得到一系列相關(guān)系數(shù)，選取各個(gè)常用小波基函數(shù)對(duì)應(yīng)的最大的相關(guān)系數(shù)進(jìn)行比較，選取其中相關(guān)系數(shù)最大的小波基函數(shù)作為最優(yōu)小波基 函數(shù)。
【文檔編號(hào)】G01B17/04GK103994737SQ201410217368
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年5月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月21日
【發(fā)明者】趙越, 張維, 王嬌娜 申請(qǐng)人:東北大學(xué)