[发明专利]一种采用多个线性阵列声传感器的三维超声干涉成像方法

说明书

本发明涉及一种采用多个线性阵列声传感器的三维超声干涉成像方法，包括以下步骤：步骤1、设置多个一维线性阵列超声传感器组成的二维发射器和接收超声传感器；步骤2、由某个一维线性阵列超声传感器发射器对成像目标发射多组不同方向的宽波束声波，同时将二维接收器收到的反射信号通道数据进行AD转换；步骤3、处理器对所述转换后的通道数据做Fourier变换，得到数据的各个频率分量，形成相干数据及闭环相干数据步骤4、采用优化求解目标函数J(I)的最小二乘解，得到散射强度的重建图像I；步骤5、将重建图像I进行扫描显示转换得到长宽比例的图像像素值，最后送显示装置进行显示。

技术领域

本发明涉及一种采用多个线性阵列声传感器的三维超声干涉成像系统和方法。

背景技术

目前，超声成像系统多为采用一维线性阵列探头的二维成像系统，所谓的三维成像系统，都是由这些按不同时间得到的二维图像拼接得到的假三维图像。

另外，也由一些真正的三维超声成像系统，这些系统，是靠二维面阵探头，发射二位面波，进行三维成像得到的真三维图像。但是，制造二维面阵探头，因制造技术及工艺及其复杂，导致成本极其昂贵。另外，也有一些采用三个线性阵列的1.5维的探头的所为2.5维成像系统。但是，在与线阵探头的垂直方向，只有两个靠机械凌镜探头得到的两个固定聚焦点的2.5维成像系统。

关于相干干涉成像方法，在超声成像工业，典型的有美国专利(US21500342567A1)，该专利的方法是二维超声成像，当然，该专利也提到可以应用到三维，但是，该专利的方法是采用两次以上发射的宽波束得的发射通道的帧幅图像之间进行协方差测量，进而由测量的协方差计算出干涉得到干涉的图。

另外，在天体物理的观测中，也对相干成像进行过广泛的研究(https：//people.csail.mit.edu/klbouman/pw/papers_and_present ations/cvpr2016_bouman.pdf)，它们的理论基础是VanCittert-Zernike理论，第一，该理论是基于远场近似，第二，成像辐射源是自然的天体物体，第三，接收到的信号是电磁或光。

发明内容

本发明设计了一种采用多个线性阵列声传感器的三维超声干涉成像方法，其解决的技术问题是现有超声成像系统是由按不同时间得到的二维图像拼接得到的假三维图像，并非真三维图像。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：

一种采用多个线性阵列声传感器的三维超声干涉成像方法，包括以下步骤：步骤1、设置多列的一维线性阵列超声传感器组成二维面阵列超声传感器；步骤2、由一个一维的线性阵列超声传感器对成像目标发射多组不同方向的宽波束声波，同时将由步骤1所设置二维阵列接收器收到的反射信号通道数据进行AD转换；步骤3、处理器对所述转换后的通道数据做Fourier变换，得到数据的各个频率分量，形成相干数据及闭环相干数据步骤4、采用优化求解目标函数J(I)的最小二乘解，得到散射强度的重建图像I；步骤5、将重建图像I进行扫描长宽比例尺寸转换得到用于显示的图像像素值，最后送显示装置进行显示。

本发明方法通过由某个线性声探头在探头主平面发射一宽波束声波，并通过由多个线性阵列探头组成的二维面的声波接收传感器基元接收到的通道信号，建立成像面的散射强度与其中的两个不同通道的频率信号的相干值的数学物理积分方程关系，通过直接离散求解这一数学物理积分方程，而得到成像面的散射强度在每个显示像素上的重建值，对这些散射强度的重建值进行扫描显示格式及尺寸的转换，送给显示器进行显示。这只是完成了三维成像重建的一个二维成像面的图像重建。为得到三维的重建图像，通过在一个方向匀速的移动由多个线性阵列探头组成的二维面阵列探头，同时连续的采用前叙的图像重建方法即可重建得到的三维图像的其中一幅图像和整个被扫描目标的三维重建图像。

优选地，所述步骤1中沿一个任意方向匀速的移动二维面阵列超声传感器完成了对成像目标的扫描。