江苏大学宋寿鹏获国家专利权
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龙图腾网获悉江苏大学申请的专利一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115372473B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-29发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211078493.1,技术领域涉及:G01N29/06;该发明授权一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法是由宋寿鹏;陈丹设计研发完成,并于2022-09-05向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法,利用常规超声检测时测得的超声回波信号,用SoS函数进行调制,得到变换域信号,再对调制后的变换域信号等间隔低速率采样,获取调制信号的离散序列值,再对离散序列进行离散傅里叶变换,得到原始超声回波信号的傅里叶系数序列,利用谱估计算法对超声回波信号参数进行估计,获取超声检测信号的特征参数,并结合超声传感器波形进行回波信号的自适应波形重构,利用重构后的信号进行声学成像,得到无伪影的超声伪彩色图像。本发明有效剔除了超声图像的伪影,且保留了缺陷的位置、形态和大小等信息,适用于工业超声成像,具有很好的应用前景。
本发明授权一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法在权利要求书中公布了:1.一种基于SoS函数调制的自适应超声图像去伪影方法,其特征在于,包括如下步骤: 1利用超声传感器对被测试件进行检测,接收回波信号,并对回波信号进行放大、滤波和取包络处理,获取每次扫描得到的超声回波信号xt; 2利用SoS函数对超声回波信号xt进行幅值调制,得到变换域信号yt; 所述步骤2中SoS函数通过sinc函数加权和实现,其频域表达式为: 其中τ为信号持续时间长度;ω为信号频率;Ψ表示一个连续的整数集合,集合长度由信号的信息自由度确定;cm表示加权系数,满足cm≠0; 将SoS函数转换到时域,其表达式为, st的波形由{cm}m∈Ψ决定,参数数值不同可达到不同的调制效果; 所述步骤2中,利用SoS函数对超声回波信号xt进行幅值调制得到调制后的变换域信号yt, 其中τ为信号持续时间长度; 3对变换域信号yt等间隔采样,获得变换域信号的离散稀疏采样序列y[n]; 所述步骤3中对变换域信号yt进行等间隔采样,采样频率根据信号的新息率确定,采样频率不小于该信号的新息率,经过采样后获得离散稀疏采样序列y[n]; 所述新息率通过以下方式获取: 设超声回波信号xt满足可以用有限个信息自由度来表征的条件,则其可用基于信息自由度的方式来表达,其表达式为, 式中,cn,r和tn分别表示信号的幅值参数和时延参数,为基函数,用连续函数Cxt1,t2来表示在时间间隔[t1,t2]内xt的信息自由度,以信号的局部时域区间来计算新息率,即有限信息自由度,并可通过时间窗对信号进行截断,从而得到信号的局部新息率Pτt, 局部新息率表征信号在持续时间区间τ内的信息自由度个数; 4对离散稀疏采样序列y[n]进行离散傅里叶变换,其傅里叶系数包含有超声回波信号的信息; 5应用谱估计算法对傅里叶系数进行参数估计,得到超声回波信号的时延和幅值参数,并结合超声传感器发射波形进行超声回波信号波形重构; 6利用重构后的超声回波信号进行声学成像,得到去伪影的超声伪彩色图像; 所述步骤4中将xt基于有限信息自由度的表达式表示为狄拉克流信号ut,表示为, 其中,tk∈[0,τ,ak∈R,tk和ak为超声回波信号xt高斯模型中的回波信号时延和幅值; 将信号ut以傅里叶级数展开,其傅里叶系数U[m]可用幂级数加权和形式表示,即, 该傅立叶系数U[m]中包含了超声回波信号xt的时延和幅值信息,亦即原始超声回波信号的傅里叶系数信息; 所述步骤5具体包括以下步骤: 5.1通过谱估计算法对幂级数加权值和指数进行求解; 5.2将滤波器系数hm与C[m]进行卷积,C[m]=τU[m],若零化滤波器的Z变换满足Hqk=0,则它们卷积结果为零,可求出满足需求的滤波器系数hm,表示为: 令h0=1,将其展开可得: h1C[m-1]+h2C[m-2]+…+hKC[m-K]=-C[m] 上式中至少需要2K个连续的傅里叶级数系数,方程组才能有唯一解; 5.3利用傅里叶系数和信号脉冲数代入5.2的方程组得到待估计参数信息 设一长度为L的连续整数区间,Λ表示信号傅里叶级数系数的取值区间,其中,Λ=[-l,…,0,…,l],l为τ内的脉冲个数,L=2l+1,则傅里叶系数个数L与信号脉冲数K之间需要满足: L=2l+1≥2K 获取2K个连续的傅里叶系数,估计出信号的幅值和时延参数 5.4根据估计得到的参数结合超声回波信号的高斯脉冲模型rt自适应重构出保留xt重要信息的超声回波信号; 所述步骤5.1中谱估计算法采用零化滤波器法求解算法,包括以下步骤: 5.1.1构造系数为的零化滤波器,令其中m∈Z,零化滤波器的Z变换为, 设Hz的零点为令h0=1,经过因式分解后Hz可表示为, 当所有时延参数互异时,滤波器的零点就可以唯一表示信号的脉冲时延参数; 5.1.2求零化滤波器系数hm,通过求Hz的根qk,求得时延参数tk; 5.1.3利用U[m]对幅值参数ak进行求解。
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