出Yi (wk);
[0049] 4)對(duì)71(〇^)中造影諧波有效帶寬外的頻點(diǎn)替換為〇點(diǎn)，得到第i條掃描線上整 個(gè)頻域的最優(yōu)波束合成的頻域信號(hào)輸出Y 1 ( ω )。
[0050] 七、本發(fā)明所采用的技術(shù)方案步驟六，具體步驟如下：
[0051] 1)按掃描線波束合成次序，得到所有掃描線在整個(gè)頻域的最優(yōu)波束合成的頻域信 號(hào)輸出Υ(ω)，Υ(ω) = [Υι(ω) y2(co)…yline(C0)]T，其中，line為波束合成掃描線數(shù)， 其取值一般為128~256 ;
[0052] 2)將0°相與180°相的射頻回波信號(hào)脈沖逆轉(zhuǎn)加和后并2f。諧波濾波后的最優(yōu) 波束合成的頻域信號(hào)Υ(ω)進(jìn)行逆傅里葉變換，得到整個(gè)成像區(qū)域射頻信號(hào)Y(t);
[0053] 3)對(duì)造影信號(hào)Y(t)進(jìn)行包絡(luò)檢波、對(duì)數(shù)壓縮、坐標(biāo)變換等圖像后處理得到高質(zhì)量 的平面波造影圖像。
[0054] 本發(fā)明的有益效果體現(xiàn)在：
[0055] 本發(fā)明采用壓縮感知自適應(yīng)波束合成（CSBF)算法，其各陣元接收數(shù)據(jù)的有用頻 點(diǎn)信息都集中在造影回波信號(hào)的諧波分量的有效帶寬內(nèi)，因而對(duì)這部分有效帶寬內(nèi)的數(shù)據(jù) 進(jìn)行壓縮感知處理，而非對(duì)整個(gè)頻域進(jìn)行壓縮感知處理，從而在頻域自適應(yīng)波束合成的基 礎(chǔ)上，進(jìn)一步降低頻域采樣點(diǎn)數(shù)，在保證圖像分辨率不降低的前提下，極大地減少波束合成 時(shí)所需的計(jì)算量。同時(shí)，聯(lián)合脈沖逆轉(zhuǎn)諧波（PM)造影成像方式，超聲陣列換能器交替發(fā)射 一對(duì)相位相反的平面波，在有效抑制組織線性回波、高靈敏地檢測(cè)微泡非線性諧波分量、大 幅度改善圖像CTR的同時(shí)，使得快速合成一幅平面波造影圖像只需2次平面波發(fā)射，避免了 微泡多次輻射造成的破壞，準(zhǔn)確地?fù)渥搅宋⑴莸乃矐B(tài)分布。
[0056] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0057] 1、通過(guò)在頻域僅對(duì)微泡諧波分量進(jìn)行壓縮隨機(jī)采樣，大幅度減少波束合成所需計(jì) 算量，由此，可使平面波造影實(shí)時(shí)成像成為可能。
[0058] 2、通過(guò)壓縮感知理論對(duì)自適應(yīng)波束合成算法性能的優(yōu)化，完美重建平面波造影回 波的時(shí)域數(shù)據(jù)，可得到高橫向分辨率的造影圖像。
[0059] 3、聯(lián)合對(duì)數(shù)字超聲影像平臺(tái)來(lái)說(shuō)實(shí)現(xiàn)較為簡(jiǎn)單的PIH影成像方法，進(jìn)一步提高平 面波造影圖像的CTR。
[0060] 4、發(fā)射2次平面波便可獲得一幅高CTR與分辨率平面波造影圖像，避免了平面波 多次發(fā)射造成的微泡破壞及運(yùn)動(dòng)偽跡的干擾，準(zhǔn)確撲捉微泡的瞬態(tài)分布。
【附圖說(shuō)明】
[0061] 圖1是本發(fā)明的算法流程圖。
[0062] 圖2是基于壓縮感知自適應(yīng)波束合成的脈沖逆轉(zhuǎn)諧波（PIH-CSBF)狹窄血管流動(dòng) 仿體平面波造影圖像，從左至右分別為第100幀、3900幀、4000幀平面波造影圖像。
[0063] 圖3是第7000幀在不同波束合成方法下的PIH狹窄血管流動(dòng)仿體平面波造影圖 像，（a)為DAS波束合成方法所得圖像；(b)為傳統(tǒng)自適應(yīng)波束合成（Regular)方法所得圖 像；（c)為壓縮感知自適應(yīng)波束合成（CSBF)方法所得圖像。
[0064] 圖4是第7000幀不同波束合成方法下的PIH狹窄血管流動(dòng)仿體平面波造影圖像 橫向（a)與縱向（b)分辨率的對(duì)比結(jié)果。
[0065] 圖5是第7000幀不同波束合成方法下的PIH狹窄血管流動(dòng)仿體平面波造影圖像 的CTR與運(yùn)行時(shí)間的比較；(a)DAS所得結(jié)果，（b)傳統(tǒng)自適應(yīng)波束合成（Regular)方法所得 結(jié)果，（c) CSBF所得結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0066] 下面結(jié)合附圖和實(shí)施例（一狹窄血管流動(dòng)仿體平面波造影成像實(shí)例）對(duì)本發(fā)明作 進(jìn)一步說(shuō)明。
[0067] 本發(fā)明提出一種基于壓縮感知自適應(yīng)波束合成的脈沖逆轉(zhuǎn)諧波（PIH-CSBF)平面 波快速造影成像方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)在高幀率、超快速成像，尤其是以瞬態(tài)信息為特征的 造影成像研究中所存在的問(wèn)題和局限性。
[0068] 1)超聲陣列換能器按脈沖逆轉(zhuǎn)模式交替發(fā)射一對(duì)中心頻率為f。的相位相反的平 面波，而計(jì)算機(jī)采集超聲線陣換能器接收0°相與180°相射頻回波信號(hào)，僅用2次平面波 發(fā)射得到一副平面波造影圖像，以減少對(duì)微泡的輻照，減低微泡的破壞率，同時(shí)最大程度避 免運(yùn)動(dòng)等雜波信號(hào)的干擾，準(zhǔn)確撲捉微泡的瞬態(tài)分布。
[0069] 2)將0°相與180°相射頻信號(hào)加和處理，并從時(shí)域信號(hào)轉(zhuǎn)換為頻域信號(hào)，按其頻 域信息分布，選取頻域上造影微泡諧波分量有效帶寬內(nèi)的頻點(diǎn)，并按比率的壓縮隨機(jī)采樣 (抽?。?；這個(gè)過(guò)程，通過(guò)諧波濾波、壓縮采樣，大幅度剔除冗余數(shù)據(jù)、減少自適應(yīng)波束合成 計(jì)算量（減少50 %~70 % )，為平面波造影快速成像奠定數(shù)據(jù)樣本基礎(chǔ)。
[0070] 3)對(duì)所抽取的頻點(diǎn)構(gòu)造穩(wěn)健自相關(guān)矩陣，并計(jì)算該頻點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的最小方差自適 應(yīng)波束合成的最優(yōu)加權(quán)系數(shù)，從而得到該頻點(diǎn)的最優(yōu)輸出；此過(guò)程中，考慮陣元信號(hào)的差異 性，通過(guò)壓縮感知方法提高自適應(yīng)波束合成方法性能，在提高運(yùn)算速度的同時(shí)獲得高質(zhì)量 的CSBF頻域數(shù)據(jù)。
[0071] 4)按照步驟2)~3)遍歷第一條掃描線上所有抽取的頻點(diǎn)，并由壓縮感知理論重 建諧波分量的該相位頻域信息，然后通過(guò)填〇重建整個(gè)頻域信息；將第一條掃描線上整個(gè) 頻域信息變換到時(shí)域射頻信號(hào)。
[0072] 5)按掃描線波束合成次序，重復(fù)上述2)~4)步驟，得到所有掃描線相應(yīng)諧波濾波 后的CSBF射頻數(shù)據(jù)，并進(jìn)行包絡(luò)檢波、對(duì)數(shù)壓縮、坐標(biāo)變換等射頻后處理得到平面波造影 圖像。
[0073] 參照?qǐng)D1所示流程圖，所述平面波快速造影成像方法，具體步驟如下：
[0074] (1)超聲陣列換能器按脈沖逆轉(zhuǎn)模式交替發(fā)射中心頻率為f。的一對(duì)相位相反的平 面波，其相位分別為0°相與180°相，探頭工作頻率f。范圍：2. OMHz~5. OMHz ;
[0075] (2)計(jì)算機(jī)采集超聲陣列換能器陣元的0°相與180°相射頻回波信號(hào)XJt)與 Xl80 (t);
[0076] (3)將0°相與180°相的射頻回波信號(hào)XQ(t)與X18。⑴在整個(gè)時(shí)域加和運(yùn)算得 到射頻回波信號(hào)X(t):
[0077] X(t) = X0 (t)+X180 (t) (1)
[0078] (4)對(duì)造影回波數(shù)據(jù)X⑴，計(jì)算第i條（1彡i彡128~256)待合成掃描線上目 標(biāo)點(diǎn)并根據(jù)目標(biāo)點(diǎn)與中心陣元垂直距離計(jì)算波束合成的有效陣元數(shù)（即有效孔徑）大小， 記為N ;
[0079] (5)根據(jù)第i條待合成掃描線上第d個(gè)目標(biāo)點(diǎn)與N個(gè)陣元相對(duì)位置，對(duì)N個(gè)陣元通 道接收信號(hào)計(jì)算每一個(gè)通道的信號(hào)延時(shí)時(shí)間τ ld;
[0081] 其中，
為第j個(gè)陣元的延時(shí)時(shí)間，D1為第j個(gè)陣元到目標(biāo)點(diǎn)距離，D。 為為目標(biāo)點(diǎn)中心陣元到目標(biāo)點(diǎn)距離，c為組織中聲速；
[0082] (6)根據(jù)第d個(gè)待合成目標(biāo)點(diǎn)與N個(gè)陣元相對(duì)位置，對(duì)N個(gè)陣元對(duì)應(yīng)射頻回波信號(hào) X(t)按Tid依次延時(shí)，得到延時(shí)后列向量信號(hào)Xid (t) =X (t_ Tid):
[0084] (7)對(duì)Xld(t)進(jìn)行傅里葉變換，得到Xld(Co):
[0086] (8)根據(jù)超聲發(fā)射頻率f。，選取2f。有效帶寬ω k (I. 4f。~2. 6f。有效頻帶）的頻 點(diǎn)構(gòu)成維數(shù)為kXN的信號(hào)Xld(cok)，k為有效帶寬內(nèi)頻點(diǎn)數(shù)；
[0087] (9)在有效帶寬％內(nèi)，構(gòu)造維數(shù)為kXk、主對(duì)角線元素為1、其余為0的抽取矩陣 T ；
[0088] (10)對(duì)諧波濾波后的頻域信號(hào)Xld(Cok)按行進(jìn)行隨機(jī)抽?。?br>抽 取比例為30%~40% ;
[0089] (11)對(duì)于抽取的頻點(diǎn)
把有效陣元數(shù)為N的陣列分為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的子陣，子 陣的總數(shù)為Ν-L+l，采用空間平滑技術(shù)計(jì)算
！的空間平滑相關(guān)矩陣Rld(Ok):
[0091] 其中，
的第1個(gè)子陣；
[0092] (12)基于互相關(guān)原理，構(gòu)造所選頻點(diǎn)
的穩(wěn)健自相關(guān)矩陣

[0094] 其中，[]H表示矩陣的共輒轉(zhuǎn)置，A為長(zhǎng)度為L(zhǎng)的1維單位向量；AA HRld(cok) AAhA)2 為造影回波所選頻點(diǎn)
：的主信號(hào)能量項(xiàng)；
[0095] (13)利用自相關(guān)矩陣
和單位向量A計(jì)算最優(yōu)加權(quán)系數(shù)：
[0097] 其中，[]1表示矩陣的逆，為避免
i求逆運(yùn)算出現(xiàn)不穩(wěn)定性，將
奇異值分解出現(xiàn)的負(fù)特征值替換為分解所得的最小正值特征解；同時(shí)，從Rld(?k)中減掉
的主信號(hào)能量項(xiàng)，以增強(qiáng)
的穩(wěn)健性。
[0098] (14)通過(guò)下式計(jì)算該頻點(diǎn)的最優(yōu)波束合成的頻域輸出
:
[0100] (15)重復(fù)步驟（11)至步驟（14)，計(jì)算第i條掃描線上所有抽取頻點(diǎn)的最優(yōu)波束 合成頻域輸出
[0101] (16)構(gòu)建kXk的傅里葉基F作為稀疏基，利用下式：
[0103] 因抽取矩陣T與傅里葉基F相乘矩陣不滿秩，故采用RM-FO⑶SS算法從陣元矩陣
I中估計(jì)出稀疏投影系數(shù)向量N(COk);
[0104] (17)由yi(c〇k) = Fb1(Cok)計(jì)算陣元輸出所有有效帶寬內(nèi)的最優(yōu)波束合成的頻域