最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的方法技术

本发明专利技术公开了一种最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的方法，该方法利用传统的波束形成器输出的一组最大值对应的方向向量构造最小方差约束方阵，通过最小方差波束形成算法得到MV波束形成的输出，将MV波束形成的输出代替相干系数的相干部分，形成一个高分辨率相干系数，将得到的高分辨率相干系数与最小方差波束形成的输出进行加权，最终得到波束形成的输出模型；本发明专利技术通过利用MV的高分辨率，用最小方差波束形成的输出代替CF的相干部分形成一个高分辨率相干系数，并与最小方差波束形成的输出进行加权融合，通过点散射目标和吸声目标的仿真结果验证表明：与现有的方法相比，本发明专利技术的方法能够更好的提高图像的分辨率，对比度以及鲁棒性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及诊断用的超声成像，特别涉及一种。
技术介绍
最小方差波束形成(MV)最早是由Capon在1969年提出的，其基本思想是使噪声以及来自非信源方向上的任何干扰所贡献的功率最小，同时保持信源方向上的信号功率不变。但是这种波束形成方法只适用于远场、窄带非相关信号，而超声数据具有近场、宽带和很强的相关性等特点，限制了它在医学超声成像中的应用。针对这些问题，Synnevag等采用空间平滑法，不仅去除了回波信号的相关性，并且获得一个良好的协方差矩阵估计[8]。Li等利用对角加载技术提高MV算法的稳健性。MV算法虽然能有效地提高成像空间分辨率，但对比度却没有改善。 如何能够进一步提高分辨率和对比度成为业界的热点问题，但是，目前还没有一种成型的将最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的医学超声成像方法。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种，与现有的方法相比，该方法能够更好的提高图像的分辨率，对比度以及鲁棒性。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的该，是利用传统的波束形成器输出的一组最大值对应的方向向量构造最小方差约束方阵，通过最小方差波束形成算法得到MV波束形成的输出，将MV波束形成的输出代替相干系数的相干部分，形成一个高分辨率相干系数，将得到的高分辨率相干系数与最小方差波束形成的输出进行加权，最终得到波束形成的输出模型；所述最小方差波束形成算法包括以下步骤I)在保持用户期望方向增益不变的条件下，使阵列的输出能量最小化，其数学表达式为「00091w HRi+ w, subject to wB a=lW,其中，其中，Ri+n是MXM干扰加噪声的协方差矩阵，a为取全I方向向量，w为待求的最优加权值，/是w的共轭转置，minwuRi+ w, subject to WH a = I w即当满足wHa = I约束条件时,使wHRi+nw为最小时的w ；2)利用拉格朗日乘数法，解得最佳加权向量为本文档来自技高网...

【技术保护点】
最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的方法，其特征在于：利用传统的波束形成器输出的一组最大值对应的方向向量构造最小方差约束方阵，通过最小方差波束形成算法得到MV波束形成的输出，将MV波束形成的输出代替相干系数的相干部分，形成一个高分辨率相干系数，将得到的高分辨率相干系数与最小方差波束形成的输出进行加权，最终得到波束形成的输出模型；所述最小方差波束形成算法包括以下步骤：1）在保持用户期望方向增益不变的条件下，使阵列的输出能量最小化，其数学表达式为：其中，Ri+n是M×M干扰加噪声的协方差矩阵，a为取全1方向向量，w为待求的最优加权值，wH是w的共轭转置，minWwHRi+nw,subjecttowHa=1即当满足wHa＝1约束条件时，使wHRi+nw为最小时的w；2）利用拉格朗日乘数法，解得最佳加权向量为：wopt=Ri+n-1aaHRi+n-1a;3）将步骤2）中的协方差矩阵用样本协方差矩阵进行取代，样本协方差矩阵表示为：R~=1NΣn=1Nxd(n)xd(n)H;4）采用空间平滑法去除回波信号的相关性，该方法把M个阵元分为阵元数目为L的子阵，分别估计各个子阵的相关矩阵，然后取平均得到：R~=1M-L+1Σl=1M-L+1xdl(k)xdl(k)H;其中Xld(k)为第l个子阵的输出向量，xdl+1(k),···,xdl+L-1(k)];5）通过步骤2）和步骤4）的公式计算MV最佳加权矢量，MV波束形成的最终输出为：ymv(k)=1M-L+1Σl=1M-L+1wH(k)xdl(k);所述高分辨率相干系数的表达式为：HRCF(k)=M|ymv(k)|2Σm=0M-1|xd(m,k)|2;通过上述表达式计算出高分辨率相干系数，并与最小方差波束形成的输出进行加权，得 到波束形成的最终输出为:yhrcf+mv(k)＝HRCF(k)ymv(k)；其中，子阵长度的选择应该确保协方差矩阵估计是可逆的，L的上限为M/2。FDA00002162627800011.jpg,FDA00002162627800016.jpg...

【技术特征摘要】
1.最小方差波束形成与基于最小方差相干系数融合的方法，其特征在于利用传统的波束形成器输出的一组最大值对应的方向向量构造最小方差约束方阵，通过最小方差波束形成算法得到MV波束形成的输出，将MV波束形成的输出代替相干系数的相干部分，形成一个高分辨率相干系数，将得到的高分辨率相干系数与最小方差波束形成的输出...

【专利技术属性】
技术研发人员：王平，蒋辉，唐英勇，
申请(专利权)人：重庆博恩克医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：