体积超声成像中的亚奈奎斯特采样与傅里叶域波束成形
信息论
2015-08-21 v1 math.IT
摘要
超声图像形成的关键步骤之一是对阵列上多个换能器元件采样的信号进行数字波束成形。高分辨率数字波束成形要求采样率远高于信号的奈奎斯特率，这极大增加了必须从系统前端传输的数据量。在三维超声成像中，使用的是二维换能器阵列而非一维阵列，且需要更多扫描线。这意味着相对于二维成像，采样数据量大幅增加。在本工作中，我们表明通过应用 Xampling 和频域波束成形的思想，可以实现数据率的显著下降，从而达到亚奈奎斯特采样率，该采样率仅利用超声信号带宽的一部分来重建图像。我们将先前针对二维超声成像的频域波束成形工作扩展，以适应体积扫描和二维换能器元件网格所施加的几何结构。我们通过由若干小反射体构成的仿体图像的仿真，展示了从低速率采样获得的高图像质量。我们还将该技术应用于某商用三维超声系统获取的心室仿体的原始数据。我们表明，通过在频域执行三维波束成形，在实现亚奈奎斯特采样和低处理速率的同时，可保持足够的图像质量。
引用
@article{arxiv.1508.04893,
title = {Sub-Nyquist Sampling and Fourier Domain Beamforming in Volumetric Ultrasound Imaging},
author = {Amir Burshtein and Michael Birk and Tanya Chernyakova and Alon Eilam and Arcady Kempinskiand and Yonina C. Eldar},
journal= {arXiv preprint arXiv:1508.04893},
year = {2015}
}