一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法

2023-06-12 10:06:41 2

一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法
【專利摘要】一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法，該方法包括步驟1：分別採集材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號；步驟2：對採集的材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號進行小波去噪處理；步驟3：利用最大似然互相關時延估計算法，求取去噪後的超聲射頻回波信號的時間延遲；本發明在低信噪比環境下使得超聲輻射力彈性成像的時延估計的抗噪能力得以提高，獲得了高抗噪能力，在低信噪比環境下能持續保持良好的估算精度、超聲輻射力彈性成像的較高解析度和魯棒性。
【專利說明】一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於超聲彈性成像【技術領域】，具體涉及一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法。
【背景技術】
[0002]基於機械擠壓變形的超聲彈性成像技術已日趨成熟，但是這些技術為接觸式檢測法，應用範圍受到極大限制，檢測過程容易對待檢材料產生損傷。而基於超聲輻射力的彈性成像技術有別於上述接觸式檢測法，利用超聲輻射力作為驅動力源，非接觸作用於待檢材料上使其產生變形，通過檢測變形前後的超聲回波信號，並應用相應的變形估計方法對這些信號進行分析處理，得到超聲輻射力作用後待檢材料變形，從而根據胡克定理確定出待檢對象彈性模量相對值的空間分布。超聲輻射力彈性成像中信號間的時延估計對最終所獲得彈性圖譜起到決定性作用，精準的時延估計往往可以對相位畸變校正並提高材料變形的檢測精度。
[0003]時延估計技術在超聲輻射力彈性成像中主要用來處理待檢測材料變形前後的超聲回波信號，以此獲得待檢測材料的變形量。超聲輻射力彈性成像中的時延估計算法，應用較多的有歸一化互相關時延估計法(NC)、絕對差總和時延估計法(SAD)、歸一化協方差時延估計法(NCov)、非歸一化互相關時延估計法(NNC)、平方差總和時延估計法(SSD)、混合符號互相關時延估計法(HSC)、極性重合時延估計法(PCC)以及Meyr-SpieS時延估計法等。
[0004]歸一化互相關時延估計法(NC)和歸一化協方差法(NCov)由於充分考慮到了材料變形前後超聲回波信號的能量。因此，具有較高的時延估計精度，受到了學者們廣泛認可和青睞。但是這兩種算法計算成本太高、效率較低使其應用具有一定的局限性。
[0005]綜觀各種時延估計算法，評價一種算法的好壞主要從算法效率和算法所能達到的精度進行考慮。目如，各種估計算法中，歸一化互相關時延估計法(NC)和歸一化協方差法(NCov)精度最高，但效率最低；反之，極性重合時延估計法(PCC)和混合符號互相關時延估計法(HSC)則是精度最低，但效率最高。

【發明內容】

[0006]針對現有技術存在的不足，本發明提供一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法。
[0007]本發明的技術方案:
[0008]一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法，包括如下步驟:
[0009]步驟1:分別採集材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號；
[0010]設rl(t)、r2(t)分別為材料受輻射力擠壓變形前、後的超聲射頻回波信號；S(t)為源原信號；ni(t)、n2(t)為加性噪聲；τ為時間延遲；並假設原發射信號及噪聲信號為方差為1、均值為O的正態平穩隨機過程，且三者之間沒有相關性，並設信道衰減因子α = I ;則rl (t)、r2(t)表示為:[0011]rl (t) = S(t)+n1(t)(I)
[0012]r2 (t) = a *S (t_ τ )+n2 (t)(2)
[0013]rl(t)、r2(t)的互相關函數表示為:
[0014]Rrlr2( τ ) = E[rl (t)*r2(t+τ )] = Rss( τ -D)(3)
[0015]式中，Rrlr2(T)為材料擠壓變形前後超聲射頻回波信號的相關函數；Rss(T)為源信號S(t)的自相關函數；D為互相關函數Rm2(T)取得最大值時的時間延遲τ，即
【權利要求】
1.一種超聲輻射力彈性成像的時延估計方法，其特徵在於，包括如下步驟: 步驟1:分別採集材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號； 設rl(t)、r2(t)分別為材料受輻射力擠壓變形前、後的超聲射頻回波信號；S(t)為源原信號；ni(t)、n2(t)為加性噪聲；τ為時間延遲；並假設原發射信號及噪聲信號為方差為1、均值為O的正態平穩隨機過程，且三者之間沒有相關性，並設信道衰減因子α = I ;則rl (t)、r2 (t)表示為:
rl(t) = S (t) +Ii1 (t)(I)
r2 (t) = a *S (t_ τ )+n2 (t)(2) rl(t)、r2(t)的互相關函數表示為:
Rrlr2 O) = E[rl (t) *r2 (t+ τ ) ] = Rss ( τ -D) (3) 式中，Rrlr2(0為材料擠壓變形前後超聲射頻回波信號的相關函數；Rss(T)為源信號S(t)的自相關函數；D為互相關函數R&2(0取得最大值時的時間延遲τ，即
2.根據權利要求1所述的超聲輻射力彈性成像的時延估計方法，其特徵在於，步驟2包括如下步驟: 步驟2.1:根據採集的材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號，從常用的小波基函數中選擇最優小波基函數； 步驟2.2:利用選擇的最優小波基函數，對採集的材料受輻射力擠壓變形前後的超聲射頻回波信號進行小波去噪處理。
3.根據權利要求2所述的超聲輻射力彈性成像的時延估計方法，其特徵在於，步驟2.1選擇最優小波基函數的方法為: 利用多種常用小波基函數對超聲射頻回波信號分別進行分解及重構，並將重構的超聲射頻回波信號與原始的超聲射頻回波信號進行互相關，得到一系列相關係數，選取各個常用小波基函數對應的最大的相關係數進行比較，選取其中相關係數最大的小波基函數作為最優小波基 函數。
【文檔編號】G01B17/04GK103994737SQ201410217368
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2014年5月21日 優先權日:2014年5月21日
【發明者】趙越, 張維, 王嬌娜 申請人:東北大學