醫(yī)學(xué)超聲成像中的特征空間最小方差波束形成算法研究.pdf

1、近些年，自適應(yīng)波束形成技術(shù)得到廣泛研究，新技術(shù)層出不窮，為提高醫(yī)學(xué)超聲成像質(zhì)量創(chuàng)造了新的可能性。其中，特征空間最小方差波束形成器(eigenspace-based minimum variance beamformer, ESBMV)擁有良好的成像分辨率與對(duì)比度，在醫(yī)學(xué)超聲成像中有較大的移植潛力。ESBMV波束形成器構(gòu)造出兩個(gè)相互正交的信號(hào)子空間與噪聲子空間，通過將回波信號(hào)往信號(hào)子空間投影，可以降低噪聲的能量，得到更準(zhǔn)確的信號(hào)估計(jì)。然而

2、，ESBMV波束形成器存在三個(gè)主要的缺點(diǎn)，限制了其實(shí)際應(yīng)用。本論文針對(duì)特征空間最小方差波束形成器的這三個(gè)缺點(diǎn)進(jìn)行了研究，并提出了三種改進(jìn)的方法:
　　1.針對(duì)ESBMV波束形成器相比最小方差波束形成器(minimum variancebeamformer, MV)成像分辨率提升不明顯的問題，提出了結(jié)合維納后置濾波(Wiener postfilter)的ESBMV波束形成器。該方法通過Wiener后置波束系數(shù)優(yōu)化波束形成器的輸出結(jié)果

3、，使波束形成器的輸出能量更接近于真實(shí)信號(hào)能量。對(duì)于噪聲較大的成像點(diǎn)，該方法可以大幅度抑制噪聲影響，改善波束形成器成像質(zhì)量。通過對(duì)點(diǎn)狀散射子與吸聲包囊進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:該方法在基本不增加運(yùn)算量的情況下，改善了ESBMV波束形成器成像分辨率與對(duì)比度。此外，通過不同聲速誤差下的點(diǎn)狀散射子進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:該方法對(duì)聲速誤差具有良好的魯棒性。
　　2.針對(duì)ESBMV波束形成器計(jì)算復(fù)雜度過高的問題，提出了波束域ESBMV波束形成器

4、。該方法將陣元域信號(hào)轉(zhuǎn)換為波束域信號(hào)，利用波束域信號(hào)代替陣元域信號(hào)進(jìn)行波束形成。通過構(gòu)造合適的轉(zhuǎn)換方法，波束域信號(hào)可以實(shí)現(xiàn)能量的集中。通過保留高能量的部分波束進(jìn)行波束形成，可以降低參與運(yùn)算的協(xié)方差矩陣的維度，從而降低波束形成器的計(jì)算復(fù)雜度。通過對(duì)點(diǎn)狀散射子與吸聲包囊進(jìn)行成像實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明:該方法可以在基本維持ESBMV波束形成器性能的前提下，大幅度降低波束形成器的運(yùn)行時(shí)間。
　　3.針對(duì)ESBMV波束形成器在強(qiáng)散射點(diǎn)附近出現(xiàn)“暗區(qū)