合成孔径序列波束形成轴向运动补偿方法-遥感技术与应用.PDF

３４ 卷 ５ 期 中　 国　 生　 物　 医　 学　 工　 程　 学　 报 Ｖｏｌ． ３４　 Ｎｏ． ５ ２０１５年１０月 Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｏｃｔｏｂｅｒ　 ２０１５ 合成孔径序列波束形成轴向运动补偿方法 ∗ 孟晓辉　 理　 华 　 王君琳 （中国科学院声学研究所，北京　 １００１９０） 摘　 要：合成孔径序列波束方法是一种新颖的医学超声成像方法，采用两个阶段的波束形成，在传统的超声成像 系统中实现合成孔径成像，在不需要存储和传输大量射频回波数据的情况下，提高医学超声图像的分辨率。 该方 法的前提是假设成像目标静止不动，而通过仿真分析发现运动会造成成像目标位置错误。 针对此问题，提出一种 合成孔径序列波束形成运动估计和补偿方法：首先通过在同一位置连续发射接收两次以获取用于运动估计的数 据，然后采用互相关方法对第一阶段波束形成得到的低分辨率图像进行运动估计和补偿，再对其做第二次波束形 成得到高分辨率图像。 Ｆｉｅｌｄ ＩＩ仿真结果显示，所提出的运动补偿方法可以得到正确的目标位置。 对于运动速度为 ０１ｍ／ ｓ的点目标，运动补偿后的平均横向分辨率与静止点目标相比仅降低２０３％，对比度降低２７ ｄＢ。 对于运动 速度为０２ ｍ／ ｓ的囊目标，运动补偿后图像的对比度分辨率较静止情况仅降低８５３％，进一步说明所提出的运动 补偿方法有效。 关键词：合成孔径；合成孔径序列波束形成；运动补偿 中图分类号　 Ｒ４４５１　 　 文献标志码　 Ａ　 　 文章编号　 ０２５８⁃８０２１（２０１５）０５⁃０５５８⁃０８ Ａｎ Ａｘｉａｌ Ｍｏｔｉｏｎ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ Ａｐｅｒｔｕｒｅ Ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ Ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ∗ Ｍｅｎｇ Ｘｉａｏｈｕｉ　 Ｌｉ Ｈｕａ 　 Ｗａｎｇ Ｊｕｎｌｉｎ （Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ａｃｏｕｓｔｉｃｓ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ，Ｂｅｉｊｉｎｇ １００１９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ａｐｅｒｔｕｒｅ ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ （ＳＡＳＢ） ｉｓ ａ ｔｗｏ⁃ｓｔａｇｅ ｂｅａｍｆｏｒｍｉｎｇ ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ，ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｂｅ ａｐｐｌｉｅｄ ｔｏ Ｂ⁃ｍｏｄｅ ｉｍａｇｉｎｇ ｗｉｔｈ ａｎ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｌｏｗ ｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ ｔｈｅ ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ ｓｙｎｔｈｅｔｉｃ ｔｒａｎｓｍｉｔ ａｐｅｒｔｕｒｅ （ＳＴＡ）ｉｍａｇｉｎｇ． Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｌｉｋｅｔｈｅＳＴＡｉｍａｇｉｎｇ，ｔｈｅＳＡＳＢｉｓｓｕｓｃｅｐｔｉｂｌｅｔｏｍｏｔｉｏｎ ａｒｔｉｆａｃｔｓ ｄｕｅｔｏｔｈｅｓｕｍｍａｔｉｏｎｏｆ ａｎｕｍｂｅｒｏｆ ＲＦ⁃ｄａｔａｃｒｅａｔｅｄａｔｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｉｍｅｉｎｓｔａｎｃｅｓ． Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ａｔｉｓｓｕｅ ｍｏｔｉｏｎ ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｗａｓｐｒｏｐｏｓｅｄ． Ｆｉｒｓｔ，ｔｈｅｉｎｔｅｒ⁃ｆｉｒｉｎｇｍｏｔｉｏｎｗａｓｅｓｔｉｍａｔｅｄｂｙ ｃｒｏｓｓ⁃ ｃｏｒｒｅｌａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｅｘｔｒａ ｆｉｒｉｎｇｓ． Ａｔ ｌａｓｔ，ｔｈｅ ｓｅｃｏｎｄ ｓｔａｇｅｂｅａｍｆｏｒｍｅｒ ｃｒｅ