基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法与系统与流程

本发明属于超声成像校正，涉及一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法与系统。

背景技术：

1、在工业成像领域，尤其是超声波成像中，相位畸变校正技术已经得到了广泛应用。对于非均匀变形层，只要明确了参考标准，就可以应用相位畸变矫正技术。此外，对于均匀变形层，如果掌握了层厚的先验信息，同样可以进行相位畸变校正。同时，对于非均匀变形结构，尤其是具有随机反射器分布的结构，也存在相应的相位畸变校正方法。但是现有的相位畸变矫正技术涉及大量的计算，更适合于离线相位校正，较难满足对于实时超声成像的校正算法的计算效率要求。

2、例如现有技术文件1(cn200810105756.7)公开了一种相控阵超声检测中基于集总相关法的相位畸变校正方法，在阵元接收到的回波信号的信噪比较低的时候，可以有效提高时间延迟估计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变。集总相关相位校正法就是参考信号选为所有阵元接收到的信号直接叠加之和，各个阵元与参考信号做相关分析，求得每个阵元相对于参考信号的时间延迟量。但是此种方法涉及大量的计算，不太适用于超声相控阵的实时成像。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的不足，本发明提供一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法与系统，在有效提高时间延迟估计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变的基础上，满足工业上实时超声成像的要求。

2、本发明采用如下的技术方案。

3、本发明第一方面提供一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，包括：

4、对于超声成像每个阵列元素和每个扫描角度，基于相对延迟和异或操作计算相位误差评估指标，获取所述评估指标低于设定阈值时的相对延迟；

5、根据获取的相对延迟计算对应的校正延迟，并根据校正延迟计算累计相位畸变延迟；

6、计算每个阵列元素和每个扫描角度在相位畸变校正中的权重系数，并结合所述累计相位畸变延迟计算每个阵列元素的加权平均相位畸变延迟；

7、以所述加权平均相位畸变延迟作为阵列元素延迟时间估计值进行超声成像相位畸变校正。

8、优选地，所述相位误差评估指标的计算公式为：

9、

10、其中，为相位误差评估指标；

11、m为时间窗口的长度；

12、和分别为射频回波样本和的移位表示；

13、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的第k个样本的信号值；

14、为第n-1个阵列元素在第i个扫描角度下的第个样本的信号值；

15、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的相对延迟；

16、表示进行逐比特的异或操作。

17、优选地，所述校正延迟的计算公式为：

18、

19、式中：为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的校正延迟；

20、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的相对延迟；

21、ts为射频回波信号样本的采样周期；为相对聚焦延时。

22、优选地，所述累计相位畸变延迟的计算公式为：

23、

24、其中，为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的累积相位畸变延迟；

25、为第j个阵列元素在第i个扫描角度下的校正延迟。

26、优选地，所述权重系数的计算公式为：

27、

28、其中，为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的权重系数；

29、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的第k个样本的信号值；

30、m为时间窗口的长度。

31、优选地，所述加权平均相位畸变延迟的计算公式为：

32、

33、其中，为第n个阵列元素的加权平均相位畸变延迟；

34、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的权重系数；

35、为第n个阵列元素在第i个扫描角度下的累计相位畸变延迟；

36、k是扫描角度数。

37、优选地，所述以所述加权平均相位畸变延迟作为阵列元素延迟时间估计值进行超声成像相位畸变校正，包括：

38、根据每个阵列元素的加权平均相位畸变延迟设置对应阵列元素延迟时间，采集相应的回波幅值信号，根据采集的信号成像。

39、本发明第二方面提供一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算系统，包括：

40、评估指标计算模块，用于对于超声成像每个阵列元素和每个扫描角度，基于相对延迟和异或操作计算相位误差评估指标，获取所述评估指标低于设定阈值时的相对延迟；

41、累计相位畸变延迟计算模块，用于根据获取的相对延迟计算对应的校正延迟，并根据校正延迟计算累计相位畸变延迟；

42、加权平均相位畸变延迟计算模块，用于计算每个阵列元素和每个扫描角度在相位畸变校正中的权重系数，并结合所述累计相位畸变延迟计算每个阵列元素的加权平均相位畸变延迟；

43、相位畸变校正模块，用于以所述加权平均相位畸变延迟作为阵列元素延迟时间估计值进行超声成像相位畸变校正。

44、本发明第三方面提供一种终端，包括处理器及存储介质；所述存储介质用于存储指令；所述处理器用于根据所述指令进行操作以执行所述方法的步骤。

45、本发明第四方面提供计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现所述方法的步骤。

46、与现有技术相比，本发明的有益效果至少包括：

47、本发明以两个射频样本之间的绝对差值和sad作为相位误差评估指标估计由线目标和/或漫反射体反射的回波信号的畸变模式，只涉及加法运算，计算复杂度相对较低；该相位误差评估指标基于相对延迟和异或操作计算，利用异或操作对信号的相位差异的敏感性，当两个信号对齐时，异或操作的结果将最小，表明相位畸变得到了有效校正，可精确评估相位误差；且使用单比特字长进行逐比特的异或操作，字长被截断为1b进一步提高了计算效率；通过评估指标和设定阈值，有效地估计了相邻阵列信道的相对延迟；

48、本发明考虑到阵元只能存在一个延迟时间，但是对于不均匀介质，在多个角度上的最佳延迟时间可能不同，所以引进了权重系数计算加权平均相位畸变延迟，每个角度的加权系数取该角度接收到的回波信号的平均幅度，根据信号强度来调整每个阵元的延迟时间，可提高超声成像相位畸变校正精度和收敛性能。

技术特征：

1.一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

4.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

5.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法，其特征在于：

8.一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算系统，利用权利要求1-7任一项所述的方法，其特征在于，所述系统包括：

9.一种终端，包括处理器及存储介质；其特征在于：

10.计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-7任一项所述方法的步骤。

技术总结
本发明公开了一种基于时间延迟估计的超声成像相位畸变校正计算方法与系统，包括：对于超声成像每个阵列元素和每个扫描角度，基于相对延迟和异或操作计算相位误差评估指标，获取所述评估指标低于设定阈值时的相对延迟；根据获取的相对延迟计算对应的校正延迟，并根据校正延迟计算累计相位畸变延迟；计算每个阵列元素和每个扫描角度在相位畸变校正中的权重系数，并结合所述累计相位畸变延迟计算每个阵列元素的加权平均相位畸变延迟；以所述加权平均相位畸变延迟作为阵列元素延迟时间估计值进行超声成像相位畸变校正。本发明可在有效提高时间延迟估计的精度，减小各通道信号之间的相位畸变的基础上，满足工业上实时超声成像的要求。

技术研发人员：许强,周宏,周韫捷,顾黄晶,王承,王卓林,张圣甫,叶頲,周婕,陈嘉威,李亚群,沈斌,王之琦,陈韦蒙,梅珊珊
受保护的技术使用者：国网上海市电力公司
技术研发日：
技术公布日：2025/3/3