一種帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮铣煽讖匠暢上穹椒?br>【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及合成孔徑成像領(lǐng)域，特別涉及一種帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮铣煽讖匠暢上穹?法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成發(fā)射孔徑通過(guò)單陣元發(fā)射，全孔徑接收，經(jīng)波束形成得到低分辨率圖像 (LRI)，再通過(guò)將所有發(fā)射陣元得到的LRI相干相加得到高質(zhì)量圖像（HRI)。由于HRI對(duì)發(fā) 射和接收都實(shí)現(xiàn)了動(dòng)態(tài)聚焦，所以其較傳統(tǒng)的超聲成像方法就有更高的分辨率。但是，這種 合成發(fā)射孔徑成像方法面臨三個(gè)主要問(wèn)題：1)單陣元發(fā)射造成的穿透性差和回波信號(hào)信 噪比低；2)低分辨率圖像間的運(yùn)動(dòng)會(huì)降低其相干性，從而影響成像質(zhì)量；3)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過(guò)程 中需要存儲(chǔ)和傳輸大量的射頻回波（RF)線，系統(tǒng)復(fù)雜度很高。
[0003] 對(duì)于合成發(fā)射孔徑成像方法的上述三個(gè)問(wèn)題，目前有多種改進(jìn)方法。合成孔徑序 列波束方法就是一種比較容易實(shí)現(xiàn)的方法。合成孔徑序列波束方法由于不需要存儲(chǔ)和傳輸 大量的單陣元接收的RF線數(shù)據(jù)，其實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度較合成發(fā)射孔徑方法大大降低。此外，由于 是多陣元發(fā)射，所以也不存在合成發(fā)射孔徑方法單陣元發(fā)射造成的穿透性差和回波信號(hào)信 噪比低的問(wèn)題。但是，合成孔徑序列波束方法作為一種合成孔徑方法，其中仍然存在運(yùn)動(dòng)影 響成像質(zhì)量的問(wèn)題。
[0004] 傳統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償算法需要增加多次發(fā)射次數(shù)，然后利用增加的接收回波進(jìn)行運(yùn)動(dòng) 估計(jì)，再進(jìn)行補(bǔ)償。這樣的方法的缺點(diǎn)是降低了系統(tǒng)成像的掃描幀頻，會(huì)造成圖像不連貫， 高速運(yùn)動(dòng)物體成像不佳等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術(shù)在存在軸向位移時(shí)成像質(zhì)量較差的問(wèn)題，從而提 供一種無(wú)需增加發(fā)射次數(shù)卻能得到高分比率圖像的方法.
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種帶運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮铣煽讖匠暢上穹椒?，?yīng) 用于帶有N個(gè)陣元的合成孔徑超聲換能器陣列中，各個(gè)陣元之間等間距，且各個(gè)陣元均能 發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)；該方法包括：
[0007] 步驟1)、采用發(fā)射、接收都是單焦點(diǎn)，且發(fā)射焦點(diǎn)與接收焦點(diǎn)相同的線性掃描方式 得到第一低分辨率掃描線；采用偏移陣元接收的方式得到運(yùn)動(dòng)估計(jì)掃描線；
[0008] 步驟2)、利用步驟1)得到的運(yùn)動(dòng)估計(jì)掃描線進(jìn)行估計(jì)，所得到的估計(jì)值用于對(duì)步 驟1)所得到的第一低分辨率掃描線做補(bǔ)償，從而得到第二低分辨率掃描線；
[0009] 步驟3)、將虛擬源開(kāi)角內(nèi)其它第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)乘以加權(quán)值后 與虛擬源對(duì)應(yīng)第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)相加，得到高分辨率掃描線，進(jìn)而得到 高分辨率圖像；其中，所述虛擬源為合成孔徑超聲換能器陣列中各個(gè)陣元的發(fā)射焦點(diǎn)。
[0010] 上述技術(shù)方案中，所述步驟1)包括：
[0011] 采用合成孔徑超聲換能器陣列中的第1到第Μ個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)，然后采用第i到 第Μ+i-l個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)，以此類推，直到第N-M+1到第N個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)，共N-M+1次發(fā) 射信號(hào)，其中，將第i次發(fā)射的階段記為!\，1 <i<N-M+1 ;在接收信號(hào)時(shí)，則會(huì)依據(jù)陣列中 發(fā)射信號(hào)的陣元的位置來(lái)選取合適的接收陣元；具體包括：
[0012] 當(dāng)i= 1，即第1\次發(fā)射時(shí)，用所述陣列中的第1到第Μ個(gè)陣元發(fā)射信號(hào)，發(fā)射焦 點(diǎn)為VSi;由所述陣列中的第1到第Μ+1個(gè)陣元接收信號(hào)，每個(gè)陣元的采樣點(diǎn)數(shù)為Ρ，陣列中 的陣元在接收信號(hào)時(shí)需經(jīng)歷正常接收與右移接收兩個(gè)階段；
[0013] 正常接收：對(duì)第1到第Μ陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為VSi，得到 第1條第一低分辨率掃描線Li，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0014] 右移接收：對(duì)第2到第M+1陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為VRi， VRi = VS^ △，得到第1條右移焦點(diǎn)掃描線LR1，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0015] 當(dāng)l〈i〈N_M+l時(shí)，即第?\次發(fā)射時(shí)，用所述陣列中的第i到第Μ+i-l個(gè)陣元發(fā)射 信號(hào)，發(fā)射焦點(diǎn)為VSi，由所述陣列中的第i-Ι到第M+i個(gè)陣元接收信號(hào)，每個(gè)陣元的采樣點(diǎn) 數(shù)為P，陣列中的陣元在接收信號(hào)時(shí)需經(jīng)歷左移接收、正常接收與右移接收三個(gè)階段：
[0016] 左移接收：對(duì)第i-Ι到第M+i-2陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為 VQ，VQ=VS「Λ，得到第i-Ι條左移焦點(diǎn)掃描線Lu，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0017] 正常接收：對(duì)第i到第Μ+i-l陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為VSp 得到第i條第一低分辨率掃描線Q，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0018] 右移接收：對(duì)第i+Ι到第M+i陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為VRp VRi=VSJ△，得到第i條右移焦點(diǎn)掃描線LRl，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0019] 當(dāng)i=N-M+1時(shí)，即第TNM+1次發(fā)射時(shí)，用所述陣列中的第N-M+1到第N個(gè)陣元發(fā) 射信號(hào)，發(fā)射焦點(diǎn)為VSNM+1，由所述陣列中的第N-M到第N個(gè)陣元接收信號(hào)，每個(gè)陣元的采樣 點(diǎn)數(shù)為P，陣列中的陣元在接收信號(hào)時(shí)需經(jīng)歷左移接收與正常接收兩個(gè)階段；
[0020] 左移接收：對(duì)第N-Μ到第N-ι陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為 VLNM+1，VLNM+1 =VSNΜ+「Λ，得到第N-Μ條左移焦點(diǎn)掃描線LUNM+1)，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0021] 正常接收：對(duì)第N-M+1到第N陣元所接收的信號(hào)進(jìn)行波束形成，接收焦點(diǎn)也為 VSNM+1，得到第N-M+1條第一低分辨率掃描線LNM+1，該掃描線有P個(gè)采樣點(diǎn)；
[0022] 依次重復(fù)上述步驟，直至得到N-M+1條第一低分辨率掃描線；其中，第一低分辨率 掃描線LpL2,……，LNM+1構(gòu)成一幅低分辨率圖像LRI;所得到的左移焦點(diǎn)聚焦掃描線U2， LL3,……，LUnM+1)用于與右移焦點(diǎn)聚焦掃描線LR1，LR2，……，L_M)做運(yùn)動(dòng)估計(jì)處理。
[0023] 上述技術(shù)方案中，所述步驟2)進(jìn)一步包括：
[0024] 步驟2-1)、計(jì)算第一條左移焦點(diǎn)聚焦掃描線與第一條右移焦點(diǎn)聚焦掃描線LRi 之間的時(shí)延，得到第一時(shí)延值Di;
[0025] 步驟2-2)、計(jì)算第i條左移焦點(diǎn)聚焦掃描線LUl+1)與第i條右移焦點(diǎn)聚焦掃描線 LRW之間的時(shí)延，得到第i個(gè)時(shí)延值Di;
[0026] 步驟2-3)、第一條第一低分辨率掃描線Q不做補(bǔ)償，直接作為第一條第二低分辨 率掃描線，記作CQ;
[0027] 步驟2-4)、對(duì)于第二條第一低分辨率掃描線L2，利用第一時(shí)延值01進(jìn)行延時(shí)處理， 得到補(bǔ)償后的第二條第二低分辨率掃描線CL2;
[0028] 步驟2-5)、利用第1至第i時(shí)延值之和D1+D2+~+D1對(duì)第i+1條第一低分辨率掃 描線L1+1進(jìn)行延時(shí)處理，得到補(bǔ)償后的第i+1條第二低分辨率掃描線CLn+1，直至i的值達(dá)到N-M，得到補(bǔ)償后的第N-M+1條第二低分辨率掃描線CLNM+1 ;
[0029] 其中，CL。CL2……CLNM+1稱為第二低分辨率掃描線。
[0030] 上述技術(shù)方案中，所述步驟3)進(jìn)一步包括：
[0031]步驟3-1)、對(duì)第一條第二低分辨率掃描線進(jìn)行第二次波束形成，即將VSi開(kāi)角內(nèi)其 它第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)乘以加權(quán)值后與第一條第二低分辨率掃描線上相 應(yīng)采樣點(diǎn)相加，得到第一條高分辨率掃描線氏；
[0032]步驟3-2)、對(duì)第二條第二低分辨率掃描線進(jìn)行第二次波束形成，即將￥&開(kāi)角內(nèi)其 它第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)乘以加權(quán)值后與第二條第二低分辨率掃描線上相 應(yīng)采樣點(diǎn)相加，得到第二條高分辨率掃描線H2;
[0033]步驟3-3)、重復(fù)上述處理，直到對(duì)第N-M+1條第二低分辨率掃描線進(jìn)行第二次波 束形成，即將VSNM+1開(kāi)角內(nèi)其它第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)乘以加權(quán)值后與第 N-M+1條第二低分辨率掃描線上相應(yīng)采樣點(diǎn)相加，得到第N-M+1條高分辨率掃描線HNM+1。
[0034] 上述技術(shù)方案中，將虛擬源開(kāi)角內(nèi)其它第二低分辨率掃描線上的相應(yīng)采樣點(diǎn)乘以 加權(quán)值后與虛擬源對(duì)應(yīng)第二低分辨率掃描線上相應(yīng)采樣點(diǎn)相加，得到高分辨率掃描線的具 體計(jì)算公式為 ：
[0036] 其中，CLXfc(td(fc))表示第二低分辨率掃描線CLXfc上延時(shí)td(k)對(duì)應(yīng)的值，W為加 權(quán)函數(shù)，其值隨深度Z和掃描線的水平位置xk而改變；K是深度z的函數(shù)，K(z)表示虛擬源 開(kāi)角內(nèi)的低分辨率掃描線數(shù)量；
[0037]Κ(ζ)的計(jì)算公式如下：
[0039] 其