醫(yī)學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，自適應波束形成技術得到廣泛研究，新技術層出不窮，為提高醫(yī)學超聲成像質量創(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比度，在醫(yī)學超聲成像中有較大的移植潛力。ESBMV波束形成器構造出兩個相互正交的信號子空間與噪聲子空間，通過將回波信號往信號子空間投影，可以降低噪聲的能量，得到更準確的信號估計。然而

2、，ESBMV波束形成器存在三個主要的缺點，限制了其實際應用。本論文針對特征空間最小方差波束形成器的這三個缺點進行了研究，并提出了三種改進的方法:
　　1.針對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后置波束系數優(yōu)化波束形成器的輸出結果

3、，使波束形成器的輸出能量更接近于真實信號能量。對于噪聲較大的成像點，該方法可以大幅度抑制噪聲影響，改善波束形成器成像質量。通過對點狀散射子與吸聲包囊進行成像實驗，結果表明:該方法在基本不增加運算量的情況下，改善了ESBMV波束形成器成像分辨率與對比度。此外，通過不同聲速誤差下的點狀散射子進行成像實驗，結果表明:該方法對聲速誤差具有良好的魯棒性。
　　2.針對ESBMV波束形成器計算復雜度過高的問題，提出了波束域ESBMV波束形成器

4、。該方法將陣元域信號轉換為波束域信號，利用波束域信號代替陣元域信號進行波束形成。通過構造合適的轉換方法，波束域信號可以實現能量的集中。通過保留高能量的部分波束進行波束形成，可以降低參與運算的協(xié)方差矩陣的維度，從而降低波束形成器的計算復雜度。通過對點狀散射子與吸聲包囊進行成像實驗，結果表明: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行時間。
　　3.針對ESBMV波束形成器在強散射點附近出現“暗區(qū)