Field II 超声线阵成像系列2——合成孔径成像

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#matlab #算法

于 2023-05-13 14:39:31 首次发布

该文详细介绍了合成孔径成像的基本原理，通过发射和接收阵列的协调操作，逐步生成一系列低质量图像并进行相干叠加，最终形成高分辨率图像。文中提供的仿真程序展示了这一过程，包括RF数据计算、波束合成步骤，并给出了相关算法的应用示例。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

合成孔径成像通过依次对单个阵元发射覆盖整个图像区域的球面波，并使用所有阵元进行接收，每次生成一幅低质量的图像。通过对每次接收生成的一系列图像进行相干叠加，最终得到一个高分辨率图像。

图1：合成孔径成像基本原理

发射延时为：

$dTx=sqrt((xp-xi)^{2}+(zp-zi)^{2})/c$

其中xp为像素点坐标，xi、zi 分别为第i个发射阵元的横坐标与纵坐标；

接收延时为：

$dRX=sqrt((x-xn)^{2}+(zp-zn)^{2})/c$

其中 xn、zn 分别为接收阵元的横坐标与纵坐标。

仿真程序如下：

1：计算RF数据

for i=1:userset.tx_aperture
    x_tx=xT(cen(i)); % x position of tx focus in a tx event
    ce=cen(i); % No. of center array for every tx 
    %% set apodization--> all active aperture
    apo=zeros(1,trans.numele);
    apo(ce)=1.0;
    xdc_apodization(emit,0,apo);
    xdc_apodization(rcv,0,ones(1,trans.numele));
    xdc_center_focus(emit,[x_tx 0 0]);
    xdc_focus_times(rcv,0,zeros(1,trans.numele));
%% set point target

     point_pos=[ 0 0 10;
                0 0 15;
                0 0 20;
                0 0 25;
                0 0 30;
                0 0 35
                 ]/1000;
    point_amp=20*ones(1,max(size(point_pos)));
    [v_temp,tstart(i)]=calc_scat_multi(emit,rcv,point_pos,point_amp');
    rf_data(1:max(size(v_temp)),:,i)=v_temp;
end

2:波束合成

for ii=1:userset.tx_aperture
    % calc every Imageging Region of correspounding tx event
    rf_sa=rf(:,:,ii);
    dasdata = zeros(size(x0),userset.tx_aperture); % set das data buffer
     
%% Do Imaging
   
        dTX = sqrt((x0 - xT(cen(ii))).^2 + (z0(k)).^2);
        dRX = sqrt((xT-x0).^2 + z0.^2); % RX distance
        tau = (dTX + dRX) / trans.c; % TX+RX travel time
        dasdata(:,:,ii)=das(rf_sa,tau,trans)
        disp(['Aperture_Image ',num2str(ii),' has been done']);
end

M_sig0=sum(dasdata,3);

3:仿真结果