نوع مقاله : مقاله کامل پژوهشی
نویسندگان
1 کارشناس ارشد مهندسی پزشکی، گروه بیوالکتریک، دانشکدهی مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
2 استادیار، گروه بیوالکتریک، دانشکدهی مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل
چکیده
روش شکلدهی پرتو چندپرتویی، یک روش پیادهسازی شکلدهی پرتو کمترین واریانس، با پیچیدگی محاسباتی اندک است که در آن، به جای محاسبهی ماتریس کوواریانس برای هر یک از نقاط تصویر و معکوس کردن آن، تنها یک ماتریس برای تمام نقاط واقع در فاصلهی شعاعی یکسان از مرکز آرایه، محاسبه میشود. سپس برای کاهش بیشتر پیچیدگی، مسالهی شکلدهی در فضای پرتو حل میشود. در این مقاله، یک روش دومرحلهای جدید برای کاهش پیچیدگی شکلدهی پرتو کمترین واریانس، معرفی شده است که مخصوصا در حالت چندپرتویی، نسبت به روش فضای پرتو، دارای پیچیدگی محاسباتی کمتری میباشد. در مرحلهی اول این روش، به جای استفاده از سیگنالهای تمام عناصر آرایه در محاسبهی ماتریس کوواریانس، سیگنالهای بخشی از عناصر آرایه انتخاب میشود، به گونهای که ماتریس کوواریانس حاصل، تمام اطلاعات همبستگی سیگنالها را در بر گیرد. در مرحلهی دوم، وزنهای تمام عناصر آرایه، از طریق یک روش درونیابی وفقی تعیین میشود، به گونهای که ضمن حفظ ویژگی رزولوشن خوب، کنتراست تصویر نیز بهبود یابد. شبیهسازیها نشان میدهند که در حالت چندپرتویی، روش جدید از نظر رزولوشن، کنتراست و مقاوم بودن در مقابل خطاها، عملکردی مشابه با روش شکلدهی در فضای پرتو دارد، در حالی که نسبت به آن روش، بار محاسباتی را تا بیش از 3 برابر، کاهش میدهد.
کلیدواژهها
موضوعات
عنوان مقاله [English]
A New Fast Multi-Beam-Based Method for Adaptive Beamforming in Ultrasound Imaging
نویسندگان [English]
- Hannaneh Keyhanian 1
- Sayed Mahmoud Sakhaei 2
1 M.Sc. Student, Bioelectric Department, Electrical and Computer Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
2 Assistant Professor, Bioelectric Department, Electrical and Computer Engineering Faculty, Babol Noshirvani University of Technology, Babol, Iran
چکیده [English]
The method of multi-beam beamforming is a low-computational adaptive beamforming method in which, instead of calculating the covariance matrix and inverting it for each point of the image, only one matrix is calculated for all points on the same radial distance. Then, to reduce the complexity of the inverse matrix calculation, the problem is solved in the beamspace domain. We introduce a new two-stage method to reduce the complexity of the minimum variance (MV) beamforming method, which outperforms the beamspace method in computational burden aspect in multi-beam method. In the first step, instead of using the signals of all array elements in calculating the covariance matrix, the signals of a decimated one are chosen such that the resulting covariance matrix contains all the correlation information of the signals. In the second stage, the weights of all elements of the array are determined by a proper interpolation method from the weights of the decimated array. According to the simulation results of point targets and cyst phantom, the new method has a performance similar to that of the beamspace multi-beam method in terms of resolution, contrast, and robustness against the errors with at least 3 times lower computational burden.
کلیدواژهها [English]
- Ultrasound Imaging
- Beamforming
- Multi-Beam
- Nested Array