Page 141 - 《应用声学》2022年第1期
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第 41 卷 第 1 期 李倩岩等： 平面波经颅超声成像相位校正及散斑跟踪 137
伸方向与换能器阵扫查平面垂直，沿平行于换能器 动一定距离后再进行成像，从两幅图像中计算目标
表面方向排列，间距约 2 ∼ 3 mm。实验过程中，成 点位移，来代替速度估算。由于散斑跟踪法本质上
像线靶由扫描装置带动向靠近换能器方向移动，以 是跟踪前后两帧图像上特征散射点的位移，再除以
模拟颅内的运动目标。 成像帧之间的时间间隔来计算速度，对位移矢量的
由于成像系统和扫描装置配合的实时采集和 估算精度即决定了对速度的估算效果，因此实验中
瞬时运动速度难以控制，本文采用了非实时的定点 用颅内目标点的位移矢量成像代替速度成像具有
测量方式，即固定线靶位置进行扫描成像，使线靶移 一定合理性。
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图 6 实验装置示意图
Fig. 6 Schematic diagram of the experimental device
换能器阵列的 64 个阵元以 −8 ∼ 8 等间隔递 布图可以直观地看到，颅骨的存在使图像质量骤
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增的 9 个角度发射平面波，脉冲中心频率为 5 MHz， 降，对速度的估计结果产生巨大影响：(1) 散斑图
相邻阵元中心距离为 0.2 mm。采集的回波数据利 像伪像增多、图像分辨率与对比度降低，使得散斑
用多角度平面波相干复合方法进行成像处理，成像 跟踪过程中无法正确分辨具有有效速度的散射点，
区域范围内检测到 3个目标点，每得到一帧图像，控 出现速度缺失。(2) 由于颅骨内声速传播较快，速
制成像线靶向靠近换能器方向移动0.2 mm，再重复 度分布整体向换能器方向发生偏移，偏移距离约为
多角度发射和采集成像过程。得到两帧目标点处于 1.4 mm。由图 7(c) 可以看出，进行近似射线法的相
不同位置的图像序列后，对两帧图像进行散斑跟踪 位补偿后：(1) 图像质量提升，能够区分具有有效速
处理，得到最终的目标位移矢量分布图。散斑跟踪 度的散射点。(2) 通过校正将散射点的偏移距离减
计算过程中采用的参考窗大小仍为 1 mm×0.3 mm 小至约0.3 mm，同时速度大小与速度方位的估计值
(横向 × 纵向)，搜索窗口大小为 2 mm×1.3 mm (横 更加准确。
向×纵向)。分别在无颅骨、有仿真颅骨条件下采集 为了定量对比速度大小的估计结果，对以上 3
数据并进行成像和位移计算，对有仿真颅骨的数据 种情况下得到的速度矢量分布图，在各散射点实
进行相位校正处理并对比结果。 际位置附近 1.4 mm×1.4 mm 范围内取估算的平均
速度，并对速度矢量取模后，与目标点真实运动速
3 结果与讨论 度大小做对比，如图 8 所示，其中图 8(a) ∼ (c) 分别
为无颅骨、有颅骨未校正、有颅骨并做校正 3 种情
3.1 数值仿真结果及误差分析 况下的速度矢量模的估计值与真实值的对比。根
数值仿真结果如图 7 所示，从左至右依次为无 据模型设置，在圆盘模型周向 8 个方向上，每条半
颅骨、有颅骨未做校正、有颅骨并利用近似射线法 径方向有 5 个目标点，分别具有 0.1 m/s、0.2 m/s、
校正后的成像结果，其中灰度图为平面波相干复合 0.3 m/s、0.4 m/s、0.5 m/s 共 5 种线速度，在图 8 中
成像法得到的一帧图像，红色箭头为对两帧图像利 用星号标出，对每个目标点的速度估计值用蓝色点
用散斑跟踪法得到的速度矢量分布图。 表示。图 8(d)为 3 种情况下速度矢量模估计值与真
对比图 7(a)、图 7(b) 的散斑成像和速度矢量分 实值之间的误差分布对比。
