[发明专利]一种信噪比后滤波与特征空间融合的最小方差超声成像方法

摘要

本发明涉及一种信噪比后滤波与特征空间融合的最小方差超声成像方法，该方法首先对阵元接收的采样信号进行延时和前后向平滑以及对角加载处理，得到估计样本协方差矩阵；再将估计协方差矩阵进行特征分解，构造信号子空间；在期望信号子空间中，根据最小方差准则，计算得到自适应波束形成权值；再根据信号相干性设计后滤波系数，并根据输入信号信噪比引入噪声加权系数，计算得到信噪比滤波系数；将自适应波束形成权值与信噪比滤波系数融合得到新的加权向量；最后将得到的融合信噪比后滤波与特征空间的最小方差权值对经过前后向平滑处理的多路数据进行加权求和，得到一路自适应波束信号。该方法能够提高超声图像在分辨率、对比度以及对噪声鲁棒性等方面的性能，从而在整体上提高超声成像的质量。

主权项

1.一种信噪比后滤波与特征空间融合的最小方差超声成像方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：S1：对超声阵元接收的回波信号进行放大、AD转换和延时聚焦处理，以获得超声回波数据；得到延时聚焦处理之后的信号x(k)，x(k)表示为x(k)＝[x₁(k),x₂(k),…,x_N(k)]，其中N表示超声阵列的阵元个数，k表示为对应采样深度的采样时刻；S2：将接收阵列依次划分为一个具有重叠阵元的子阵，然后对相应接收子阵的回波信号进行前后向平滑和对角加载处理，以获得样本协方差矩阵；S3：对样本协方差矩阵进行特征分解，构造期望信号子空间；S4：在期望信号子空间中，根据最小方差准则，计算得到特征空间最小方差波束形成权值；S5：利用信号相干性设计后滤波器，并引入基于信噪比的噪声加权向量，得到信噪比后滤波系数；S6：将自适应波束形成权值与信噪比后滤波系数融合，得到新的波束形成权值；S7：使用信噪比后滤波与特征空间融合的最小方差波束形成权值对采样信号进行加权求和，得到自适应波束信号；在步骤S5中，利用信号相干性设计后滤波器，并引入基于信噪比的噪声加权向量，得到信噪比后滤波系数，具体步骤如下：S51：引入基于信噪比的噪声加权系数η：其中，α为常数，P_s为信号功率，P_n为噪声功率；S52：使用波束形成输出作为期望信号估计，得到新的后滤波系数L_pf为：其中，w为自适应波束形成权值，w^H为w的共轭转置，x_n(k)为第n个阵元k时刻经过延时补偿后的信号，为x_n(k)的共轭转置，N为阵元数量。