一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法技术

本发明专利技术涉及超声检测技术领域，尤其涉及一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法。采用如下技术方案：提前对各个阵元相对于各个像素点在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行计算，并将同一列像素点相对于各个阵元在发射路径或接收路径上的指向性补偿因子进行拟合曲线的仿真计算，同时保存拟合曲线的系数，并在进行实时的全聚焦成像时通过读取拟合曲线的系数还原指向性补偿因子并进行成像计算。有益效果在于：通过采用上述方法，使得每个纵列的像素点仅需要读取对应拟合曲线的系数即可计算得出，可大大减小寻址计算量，从而大大减小全聚焦成像计算过程中的计算量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法


[0001]本专利技术涉及超声检测
，尤其涉及一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法。

技术介绍

[0002]全聚焦成像是一种基于全矩阵数据叠加计算的超声成像方式。全聚焦成像在全矩阵数据采集过程中，由阵列换能器中的各个阵元依次激励发射超声波，并由阵列换能器中的所有阵元分别接收回波信号；全矩阵数据采集完成后，需要在检测的区域范围建立平面直角坐标系，并在检测区域范围内划分网格，得到均匀行列分布的多个离散像素点，像素点的个数可根据对成像分辨率的需求进行设置。在进行全聚焦成像计算时，需要对各个像素点在不同发射接收阵元组合下的幅值进行叠加，以得到各个像素点的最终幅值，最后根据各个像素点的幅值进行成像；而由于超声换能器的阵元存在指向性，其发射或接收声波的灵敏度在不同角度下存在不同，因此需要针对各个阵元相对于各个像素点分别在发射路径和接收路径上进行指向性加权的补偿计算，具体需要增加像素点相对于发射阵元在发射路径上的指向性补偿因子以及像素点相对于接收阵元在接收路径上的指向性补偿因子，以此计算该像素点在该发射接收阵元组合下总的指向性补偿因子，并代入到对该像素点的幅值叠加计算中，得到经过指向性加权校正后的像素点幅值，从而提高全聚焦成像的准确性。然而，对指向性补偿因子的计算涉及到辛格函数的计算，再加上每个像素点均需要进行每个发射接收阵元组合的叠加计算，导致对全聚焦成像的计算量特别大，以阵元个数为64的阵列换能器，分辨率，即像素点的个数为256*256为例，生成一幅全聚焦图像，每个像素点均需要进行64*64次的幅值叠加计算，且每次幅值计算均需要计算一次辛格函数，总共256*256个像素点，且每次辛格函数均需要较大的计算量，这使得总的计算量特别大，需要较大的计算资源，即使采用多线程并行计算，也对硬件要求极高；也有先计算指向性补偿因子并保存起来，在计算像素点幅值时采用寻址的方式进行指向性补偿因子的读取，这样虽然可以避免对指向性补偿因子的重复计算，但由于阵元个数以及像素点个数较多，尤其是在较高分辨率成像的需求下，像素点往往不止256*256，对硬件的要求也较高。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于提供一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法，具体在于提供一种可大大减少计算量同时对阵元的指向性进行加权补偿的全聚焦成像计算方法。
[0004]为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法，包括如下步骤。
[0005]S01、先设置好全聚焦成像设备的相关参数，对待检测区域进行网格化，确定网格中各个像素点的坐标，准备好进行实时全聚焦成像。
[0006]S02、在进行实时全聚焦成像前，将步骤S01所确定的像素点按相同横坐标进行分
类，得到多列像素点；分别对各个阵元相对于步骤S01所确定的各个像素点的在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行计算，然后对各个阵元相对于同列像素点分别在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行拟合曲线仿真计算，并保存进行仿真计算的拟合曲线的系数。
[0007]S03、进行实时全聚焦成像时，对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算，根据各个像素点的像素值得到全聚焦成像的图像；其中，对于各个像素点相对于各个发射接收阵元组合的指向性补偿因子根据步骤S02中保存的拟合曲线的系数进行计算。
[0008]具体的，步骤S03中对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算时，采用如下公式进行计算：；其中，为像素点P的像素值，为第i个阵元发射，第j个阵元接收的时域值，为从第i个阵元发射的声波经过像素点P的反射后，第j个阵元接收所需的时间，即为第i个阵元发射的声波经过像素点P的反射后，第j个阵元接收到的像素幅值，为第i个阵元发射的声波经过像素点的反射后，第j个阵元接收时的指向性补偿因子，具体的，，P
i
为第i个阵元相对于像素点P在发射路径上的指向性补偿因子，P
j
为第j个阵元相对于像素点P在接收路径上的指向性补偿因子，为第i个阵元到像素点P的距离，为第j个阵元到像素点P的距离，c为声波在检测区域内的传播速度。
[0009]具体的，步骤S02中，先对N个阵元相对于各个像素点P在发射路径上的指向性补偿因子进行计算，并将同列像素点，即相等的像素点以为自变量，指向性补偿因子为因变量进行拟合曲线的仿真计算，得到N个阵元相对于该列像素点在发射路径上的指向性补偿因子的拟合曲线，并对该拟合曲线的系数进行保存，以此循环计算得到N个阵元相对于各列像素点在发射路径上的指向性补偿因子的拟合曲线以及拟合曲线的系数；然后以相同的方式对N个阵元相对于各个像素点P在接收路径上的指向性补偿因子进行计算，并得到N个阵元相对于各列像素点在接收路径上的指向性补偿因子的拟合曲线以及拟合曲线的系数。
[0010]具体的，拟合曲线的仿真计算采用三阶多项式进行仿真计算，每个拟合曲线需要保存的系数为四个。
[0011]本专利技术的有益效果在于：通过提前对各个阵元相对于各个像素点在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行计算，并将同一列像素点相对于各个阵元在发射路径或接收路径上的指向性补偿因子进行拟合曲线的仿真计算，同时保存拟合曲线的系数，这使得每个纵列的像素点仅需要读取对应拟合曲线的系数即可计算得出，可大大减小寻址计算量，从而大大减小全聚焦成像计算过程中的计算量。
附图说明
[0012]附图1为本实施例中基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法的流程图。
[0013]附图2为采用无增加指向性补偿因子的全聚焦成像方法得到的图像。
[0014]附图3为采用原始数据的指向性补偿因子的全聚焦成像方法得到的图像。
[0015]附图4为采用本实施例的基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权方法得到的图像。
具体实施方式
[0016]实施例1，参照图1，一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法，包括如下步骤。
[0017]S01、先设置好全聚焦成像设备的相关参数，对待检测区域进行网格化，确定网格中各个像素点的坐标，准备好进行实时全聚焦成像。
[0018]S02、在进行实时全聚焦成像前，将步骤S01所确定的像素点按相同横坐标进行分类，得到多列像素点；分别对各个阵元相对于步骤S01所确定的各个像素点的在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行计算，然后对各个阵元相对于同列像素点分别在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行拟合曲线仿真计算，并保存进行仿真计算的拟合曲线的系数。
[0019]S03、进行实时全聚焦成像时，对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算，根据各个像素点的像素值得到全聚焦成像的图像；其中，对于各个像素点相对于各个发射接收阵元组合的指向性补偿因子根据步骤S02中保存的拟合曲线的系数进行计算。
[0020]具体的，步骤S03中对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算时，采用如下公式进行计算：；其中，为像本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法，其特征在于：包括如下步骤：S01、先设置好全聚焦成像设备的相关参数，对待检测区域进行网格化，确定网格中各个像素点的坐标，准备好进行实时全聚焦成像；S02、在进行实时全聚焦成像前，将步骤S01所确定的像素点按相同横坐标进行分类，得到多列像素点；分别对各个阵元相对于步骤S01所确定的各个像素点的在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行计算，然后对各个阵元相对于同列像素点分别在发射路径和接收路径上的指向性补偿因子进行拟合曲线仿真计算，并保存进行仿真计算的拟合曲线的系数；S03、进行实时全聚焦成像时，对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算，根据各个像素点的像素值得到全聚焦成像的图像；其中，对于各个像素点相对于各个发射接收阵元组合的指向性补偿因子根据步骤S02中保存的拟合曲线的系数进行计算。2.根据权利要求1所述的一种基于拟合曲线的全聚焦成像指向性加权计算方法，其特征在于：所述步骤S03中对各个像素点进行带指向性补偿因子的像素值计算时，采用如下公式进行计算：；其中，为像素点P的像素值，为第i个阵元发射，第j个阵元接收的时域值，为从第i个阵元发射的声波经过像素点P的反射后，第j个阵元接收所需的时间，即为第i个阵元发射的声波经过像素点P的反射后，第j个阵元接收到的像素幅值，为第i个阵元...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈智发，李丹，吴锦湖，李冈宇，
申请(专利权)人：汕头市超声检测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：