使用哈达马德编码的无周期间隔代码和具有独立发射器和接收器的无周期稀疏阵列的超快3D合成光圈成像

科学领域:

• 医疗成像医学成像
• 超声波技术 超声波技术 超声波技术
• 信号处理 信号处理

背景情况:

• 使用稀疏的2D超声波阵列进行3D合成孔径 (SA) 成像,由于体积成像速度缓慢而受到限制.
• 在SA成像中连续传输元素会导致延迟,阻碍实时应用.
• 哈达马德周期间隔 (HAPI) 代码可以加速SA成像,但当发射器和接收器重叠时,可能会引入死区.

研究的目的:

• 为了研究HAPI编码的SA成像的有效性,使用2D Costas稀疏阵列与单独的发射器和接收器.
• 为了解决和减轻HAPI编码的SA超声波成像中的死区问题.
• 为了实现超快的3D体积成像,具有高分辨率和高信号噪声比 (SNR).

主要方法:

• 使用了 2D Costas 稀疏阵列配置,具有不同的发射器和接收器元件.
• 实现了HAPI编码,用于单一,扩展的传输,以捕获完整的SA数据集.
• 进行模拟研究以评估成像性能,包括点传播函数 (PSF),SNR和对比度.

主要成果:

• 实现超快的体积成像速度超过每秒500个体积,比非编码的SA快近9倍.
• 证明PSF性能与非编码的SA相比具有可比性.
• 报告了26dB的SNR改进,其顺序为-256 HAPI代码.
• 模拟显示,HAPI编码的SA.在无噪声环境中具有相似的对比度,在噪声条件下对比度提高.

结论:

• 采用HAPI编码的SA成像与2D Costas稀疏阵列提供了超快3D超声波的可行解决方案.
• 单独的发射机接收器设计有效地消除了与HAPI编码相关的死区.
• 这种方法显著提高了成像速度和SNR,而不会影响分辨率或对比度,为先进的体积超声波应用铺平了道路.