本發(fā)明涉及超聲圖像采樣，并且更具體涉及壓縮感測。

背景技術(shù)：

在過去十年中，壓縮感測(cs)已經(jīng)從信號處理群體取得了廣泛的知名度和認(rèn)可度。cs被用在諸如磁共振成像(mri)的各種領(lǐng)域中，并且是非線性重建方法，其使用關(guān)于信號的先驗(yàn)信息，諸如被成像的介質(zhì)，以利用較少的測量來實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的重建。schiffner等人在proceedingsofthe2013ieeeius，prague，czechrepublic上的“compensatingthecombinedeffectsofabsorptionanddispersioninplanewavepulse-echoultrasoundimagingusingsparserecovery”一文中提供了使用超聲的cs的范例。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

在本文中所提出的內(nèi)容的第一方面中，在超聲成像系統(tǒng)中，提供了一種圖像樣本采集電路。為了生成成像樣本而逐換能器元件地施加延遲。時(shí)間樣本根據(jù)所述延遲在時(shí)間上(intime)被相干地加和，相干地加和的延遲是全體未聚焦的。壓縮感測(cs)處理器使圖像稀疏化，即，使圖像更加稀疏。對此，使用基礎(chǔ)(basis)，其中，所述圖像具有稀疏表示，或者如果不是稀疏的，則是可壓縮的。稀疏的圖像是固有地可壓縮的。然而，更一般而言，即使在基礎(chǔ)中不是稀疏的圖像，在圖像的系數(shù)由幅度排序的基礎(chǔ)中、在衰減相對快速的基礎(chǔ)中，所述圖像在本文下文也將被稱為可壓縮的。歸一化的幅度和系數(shù)計(jì)數(shù)的閾值能用于定義準(zhǔn)則?；谌缭诒疚纳衔闹兴枋龅厣傻某上駱颖?，并且除了僅僅經(jīng)由所述成像樣本之外，還基于用于所述成像樣本的生成的延遲分別在功能上所取決于的角度，來執(zhí)行所述稀疏化。由cs實(shí)現(xiàn)在場點(diǎn)上的聚焦。

在另一方面中，一種超聲圖像壓縮裝置，包括：超聲成像陣列，其具有換能器元件，所述換能器元件被通信地連接到相應(yīng)的數(shù)據(jù)通道。所述陣列能操作用于在所述通道上生成表示圖像的時(shí)間域通道數(shù)據(jù)。在所述裝置中還包括圖像壓縮處理器，其用于使第一矩陣的第一p范數(shù)最小化，所述第一矩陣是兩個(gè)矩陣的乘積，所述兩個(gè)矩陣中的一個(gè)矩陣的內(nèi)容以壓縮基礎(chǔ)表示圖像。所述最小化經(jīng)受以下約束：測量結(jié)果矩陣與圖像-到-測量結(jié)果-基礎(chǔ)變換矩陣、圖像表示詞典矩陣和以壓縮基礎(chǔ)表示圖像的矩陣的乘積之間的差異的第二p范數(shù)不超過允許誤差閾值。所述測量結(jié)果矩陣被填充有通道數(shù)據(jù)或者被應(yīng)用到時(shí)間維度中的通道數(shù)據(jù)的希爾伯特變換的輸出。此處，針對所述第一p范數(shù)和所述第二p范數(shù)，p是不同的或相同的。

下文借助于附圖，進(jìn)一步闡述新穎的成像技術(shù)的細(xì)節(jié)，所述附圖未按比例繪制。

附圖說明

圖1是根據(jù)本發(fā)明的超聲成像裝置的一個(gè)范例的示意圖；

圖2是示范圖1的裝置并且涉及圖1的裝置的概念概覽圖；

圖3a-3c是圖示根據(jù)本發(fā)明的圖1的裝置的操作的可能設(shè)計(jì)的流程圖；并且

圖4a-4f是表示并且用在可在本發(fā)明的版本中執(zhí)行的計(jì)算中的數(shù)學(xué)表達(dá)式。

具體實(shí)施方式

圖1通過說明性和非限制性范例的方式描繪了用于壓縮圖像的超聲成像裝置100。裝置100包括陣列102，陣列102例如是一維的，包括通信地連接到相應(yīng)數(shù)據(jù)通道106的換能器元件104，例如，它們中的128個(gè)。對于在本文中所提出的內(nèi)容，2d矩陣陣列的使用是備選的。通道通過線纜或無線地(如通過端口(未示出))通信地連接到通信介質(zhì)108，諸如數(shù)據(jù)總線。具有發(fā)送和接收功能的波束形成器110包括：計(jì)時(shí)器或時(shí)鐘112；以及加和單元或加法器114。波束形成器110在接收時(shí)以時(shí)間相干的方式對通道106上的經(jīng)適當(dāng)延遲的時(shí)間樣本進(jìn)行加和以生成成像樣本。所述成像樣本在本文中被稱為波束形成樣本，盡管在一些實(shí)施例中，延遲并不聚焦。該過程被反復(fù)重復(fù)以形成跨被采集的圖像的深度的波束形成樣本。所述波束形成樣本之后被用于重建所采集的圖像。在下文中，除非另行指示，術(shù)語“波束形成樣本”將指代未聚焦的波束形成樣本，使得用于創(chuàng)建樣本的延遲未聚焦并且用于創(chuàng)建樣本的波束形成未聚焦。裝置100還包括微處理器116、118、120，其分別用于傅里葉變換、希爾伯特變換和壓縮感測(cs)處理。還包括存儲存儲器122。其包括：永久存儲器124，諸如針對邏輯的只讀存儲器(rom)；以及臨時(shí)存儲器126，諸如針對數(shù)據(jù)的隨機(jī)存取存儲器(ram)。臨時(shí)存儲器126包括時(shí)間樣本緩存器128和波束形成樣本緩存器130形式的存儲設(shè)備。其還包括幀緩存器132，幀緩存器132可以接收時(shí)間樣本、波束形成樣本或者這兩者。超聲成像裝置100中的處理能夠利用軟件、硬件和固件的任意組合來實(shí)施。

圖2提供了壓縮感測可以如何實(shí)施的示范性概覽。存在多種不同的設(shè)計(jì)或備選操作模式。cs處理器120能夠?qū)υ忌漕l時(shí)間樣本202進(jìn)行操作，所述樣本的流在圖2中由“ts”來符號化。其還能夠或者備選地被配置為對未聚焦的波束形成樣本204進(jìn)行操作，其在圖2中由“ubfs”來符號化。ubfs樣本的流從加法器114流動，如由圖2中的箭頭206所指示的。

初始地，未聚焦的發(fā)送脈沖或“發(fā)送”208由陣列102朝向介質(zhì)210發(fā)出，如由該方向上的箭頭212所表示的。在當(dāng)前范例中，未聚焦的發(fā)送208諸如要生成平面波。任何其他種類的未聚焦的發(fā)送208，諸如分開的一個(gè)，處在本文中所提出的內(nèi)容的期望范圍內(nèi)。通過使用單個(gè)發(fā)送208來覆蓋視場(fov)內(nèi)的整個(gè)介質(zhì)210，能夠提升成像幀率。因此，患者暴露時(shí)間和流程時(shí)間被減少。

在當(dāng)前范例中，是介質(zhì)210中的點(diǎn)狀散射體214、216正在被成像。如在本文中所提及的，由cs提供的一些優(yōu)點(diǎn)是由于較少的發(fā)送208實(shí)現(xiàn)的增加的幀率。下文所討論的采樣不需要嚴(yán)格依附于尼奎斯特-香農(nóng)采樣率，并且替代地可以下降，同時(shí)仍然保持或者甚至增加圖像質(zhì)量，即使是在用于臨床診斷或處置的醫(yī)學(xué)圖像的情況下。同樣地，如下文進(jìn)一步討論的，所采集的圖像可以被稀疏化，或者更一般地，被壓縮，從而占用較少存儲設(shè)備。為了提供這些潛在優(yōu)點(diǎn)，cs使用先驗(yàn)信息，其是其中圖像具有可壓縮表示的基礎(chǔ)的知識。在圖2中并且通過范例的方式，先驗(yàn)信息的一部分是：是介質(zhì)中的點(diǎn)狀散射體、例如對比劑微泡正在被成像。cs在當(dāng)前先驗(yàn)假設(shè)下工作良好，因?yàn)閳D像基礎(chǔ)是像素基礎(chǔ)，并且在像素基礎(chǔ)中，圖像散射體(如果數(shù)量不足夠)是稀疏的。對于其他更有用的臨床圖像，能夠選擇除了像素基礎(chǔ)之外的圖像基礎(chǔ)，其中，信號是稀疏的或可壓縮的。這樣的更復(fù)雜的基礎(chǔ)能夠基于小波、曲波、波原子、拉普拉斯等。對于該更復(fù)雜的基礎(chǔ)，圖像基礎(chǔ)變換、“或者圖像表示詞典”、矩陣v，連同變換矩陣m或“圖像-測量結(jié)果基礎(chǔ)變換矩陣”一起，將提供從壓縮基礎(chǔ)到測量結(jié)果基礎(chǔ)的變換，即到測量結(jié)果矩陣y的變換。更一般地，m單獨(dú)地或者m和v的乘積能夠被稱為圖像-到-測量結(jié)果-基礎(chǔ)變換矩陣。在稀疏性或可壓縮性方面的最好基礎(chǔ)能夠使用諸如k-svd的算法從相似圖像(例如，心臟圖像)的集合中獲知。在美國專利公布2014/0037199(下文中稱為“‘199公布”)中描述了該算法，其公開涉及k-svd，開始于段落[0073]和圖1，在此通過引用被并入本文。

再次參考圖2，cs，而非波束形成延遲，是在場點(diǎn)(此處，點(diǎn)散射體214、216)上提供聚焦218的內(nèi)容。

從場點(diǎn)214、216返回的回波(該返回在圖2中由箭頭220、222來表示)經(jīng)由陣列102的換能器元件104來感測。通過裝置100進(jìn)行的采樣創(chuàng)建了時(shí)間樣本202。

時(shí)間樣本202的流被閱讀或轉(zhuǎn)發(fā)以用于處理，如在本文上文所提及的。

然而，在操作的備選或額外的實(shí)施方式或模式中，未聚焦的波束形成樣本204是基于時(shí)間樣本202來生成的，并且作為流被閱讀或轉(zhuǎn)發(fā)以用于處理。

備選屬性在圖2中由彎曲雙頭流選擇箭頭224來表示。在第一開關(guān)226的一個(gè)撥擲(throw)中，ubfs被選擇。在另一撥擲中，ts被選擇。

在如下面描述的“平面波接收”模式或?qū)嵤┓绞街械牟ㄊ纬裳舆t根據(jù)定義ti＝xi+sin(θ)/c來計(jì)算。應(yīng)用于通道i的延遲被指代為ti。在當(dāng)前范例中，每個(gè)換能器元件104與通道106一對一地對應(yīng)。每個(gè)元件104具有在圖2中由方向箭頭228指代的橫向方向中的相應(yīng)位置xi。例如，特定元件230占據(jù)具有在圖2中由該線分段表示的幅度232的橫向位置。作為另一范例，對于另一元件234，xi等于零。備選地，指數(shù)i＝0能夠被分配到陣列102的中心元件，在該情況下，一側(cè)上的指數(shù)將是負(fù)的，并且在另一側(cè)上是正的。

在定義ti＝xi+sin(θ)/c中，針對接收時(shí)的“平面波”，角度θ能夠被類推為平面波角度236，即使從散射體返回來的波前不是直線。定義中的字母“c”指代介質(zhì)210中的傳播速度，此處傳播是超聲的傳播。對于接收時(shí)的假設(shè)直線波前，即，在一角度處的進(jìn)入平面波，定義中的延遲不能夠用于“移除”入射的角度。圖2通過延遲符號240的布置概念性地描繪了平面波角度θ，被指代為角度236。對于上述橫向位置232，延遲是相應(yīng)線分段的幅度242。類似地，對于另一換能器元件246的橫向位置244，要被應(yīng)用的延遲是對應(yīng)線分段的幅度248。陣列102具有超聲通信面134，并且幅度242、248是從面的偏移，如同線分段250要被放置在所述面上。因此，對應(yīng)于延遲中的相應(yīng)延遲的幅度242、248的來自元件104中的一個(gè)元件的偏移的空間樣式(pattern)252具有一方向254。方向254與陣列102的軸向方向256不同在于平面波角度236。因此，延遲242、248與元件中的相應(yīng)元件230、246的橫向位置232、244成正比。延遲242、248還在功能上依賴于平面波角度236。對于陣列102中的每個(gè)元件104，應(yīng)用相應(yīng)延遲242、248。然而，應(yīng)當(dāng)注意，出于一般性，陣列102可能是超聲換能器元件的大的物理陣列的子陣列，如由一系列斑點(diǎn)257所暗示的。

延遲242、248并不聚焦。這不同于現(xiàn)有的延遲方案。在現(xiàn)有方案中，為了實(shí)現(xiàn)相對于場點(diǎn)的時(shí)間相干，選擇來自更多地被延遲的更加橫向遠(yuǎn)離的換能器元件的那些樣本，以幾何地容納更大的飛行時(shí)間。通過對比，根據(jù)在本文中所提出的內(nèi)容的聚焦涉及之后發(fā)生cs處理。

如在現(xiàn)有波束形成中，為了生成成像樣本，延遲被逐換能器元件地應(yīng)用到所存儲的時(shí)間樣本中的相應(yīng)樣本，并且如由箭頭258、260所表示的，延遲的樣本根據(jù)所述延遲在時(shí)間上被相干地加和。然而，根據(jù)在本文中所提出的內(nèi)容，在加和中采用的延遲242、248是全體未聚焦的——未聚焦在介質(zhì)210中的任何場點(diǎn)214、216上，并且在任何方面中未聚焦。

圖像采集能夠利用在特定期望、靶向或以其他方式預(yù)定義的角度值處的平面波角度236繼續(xù)。因此，波束形成樣本204是由成像深度逐步地生成的，以跨被采集的圖像。

同時(shí)地或隨后立即地，波束形成針對經(jīng)更新的平面波角度被重復(fù)。同時(shí)處理能夠被比作多條接收線的常規(guī)并行處理。然而，此處，波束形成再次基于相同的采集。不存在針對波束形成的來自介質(zhì)210的新的采集，其基于僅更新的平面波角度。波束形成也不聚焦。

角度236的范圍，例如-45°到45°或者-30°到30°，在圖2中由從θ1到θn的范圍中的不同范圍來表示。從角度到角度的移動等價(jià)于旋轉(zhuǎn)262偏移或延遲幅度242、248的樣式252。

根據(jù)在本文中所提出的內(nèi)容的可用的延遲方案并不限于基于平面波的定義ti＝xi+sin(θ)/c。

用于分開波束的延遲的一般范例將是：

其中，焦點(diǎn)深度是分開的波束的(負(fù)的)焦點(diǎn)深度，即，-10mm，θ是分開的波束的角度，并且xi是所考慮的換能器元件的方位(例如，針對從1到128的范圍中的每個(gè)換能器元件，將存在一個(gè)延遲)。聲音在介質(zhì)210中的速度是c。此處，所述焦點(diǎn)深度被定義在極坐標(biāo)中，使所有焦距在距探頭中心的恒定半徑處。此處，關(guān)于基于平面波角度的延遲242、248，延遲并不聚焦。

其他方案也是可能的，其中，焦距并不位于半徑上，而是例如在固定深度處。

在一個(gè)可能的實(shí)施例中，分開的波束不被旋轉(zhuǎn)但被平移。例如，整體陣列的子孔徑能夠被用于第一波束形成線。所述延遲對應(yīng)于分開的波束，具有等于0的角度。同時(shí)地或者隨后立即地，不同的平移的子孔徑被用于不同線，再次具有對應(yīng)于角度0的延遲。針對這樣的方案的延遲的范例將是：

其中，在這種情況下，xi是針對每個(gè)子孔徑(例如，相對于子孔徑的中心)來定義的。也能夠?qū)嵤┢揭坪托D(zhuǎn)的混合。

根據(jù)彎曲雙頭選擇箭頭266，第二開關(guān)264具有選擇希爾伯特變換處理器118或傅里葉變換處理器116的一個(gè)撥擲，以及繞過兩者處理器的另一撥擲。

根據(jù)彎曲雙頭選擇箭頭270，第三開關(guān)268具有選擇希爾伯特變換處理器118的一個(gè)撥擲，以及選擇傅里葉變換處理器116的另一撥擲。

壓縮感測處理器120被配置用于并且因此能操作用于將從介質(zhì)210采集的圖像稀疏化，從而得到稀疏化的圖像272。下文進(jìn)一步提供關(guān)于cs處理的細(xì)節(jié)。

操作性地，能夠使用三個(gè)子過程。作為初始子過程，存在介質(zhì)采樣子過程302和波束形成子過程304。還存在主要子過程306。三個(gè)子過程302-306可以同時(shí)運(yùn)行。

在介質(zhì)采樣子過程302中，幀緩存器132通過對其進(jìn)行清除來初始化(步驟s302)。未聚焦的發(fā)送208被發(fā)出(步驟s304)。當(dāng)前由陣列102來感測回波，由此檢測表示當(dāng)前成像深度的射頻(rf)數(shù)據(jù)(步驟s306)。針對換能器元件104中的每個(gè)換能器元件，創(chuàng)建時(shí)間樣本202(步驟s308)。采樣的計(jì)時(shí)能夠被構(gòu)建或編程為自動地影響延遲。時(shí)間樣本被存儲(步驟s314)。如果采樣針對下一成像深度繼續(xù)(步驟s316)，則返回到回波感測步驟s306。否則，如果不存在要處理的下一成像深度(步驟s316)，則檢查幀關(guān)于時(shí)間樣本是否完成(步驟s318)。在一些實(shí)施例中，在介質(zhì)210的成像中僅僅需要單個(gè)發(fā)送208，從而得到幀率的增加。在其他實(shí)施例中，高達(dá)四個(gè)或者更多個(gè)發(fā)送208可以在當(dāng)前圖像幀完成之前發(fā)出，仍然得到比平常更少的發(fā)送，并且得到更高的幀率。每個(gè)發(fā)送208可以聲穿透被成像的整個(gè)介質(zhì)。在發(fā)送之間，采樣通常針對不同平面波角度同時(shí)地發(fā)生，并且針對每個(gè)角度，接收波束形成逐步地被執(zhí)行，從而跨所述圖像。如果當(dāng)前幀未完成(步驟s318)，則處理返回到發(fā)送步驟s304。否則，如果當(dāng)前幀完成(步驟s318)，則其被標(biāo)記為關(guān)于時(shí)間樣本完成(步驟s320)。如果下一幀要被組裝(步驟s322)，則處理分支回到幀緩存器初始化步驟s302。否則，如果不存在要被組裝的下一幀(步驟s322)，則處理完成。

波束形成子過程304僅被用在實(shí)施的波束形成的事件或操作的模式中。平面波角度236被設(shè)置為初始值θ1(步驟s324)。元件計(jì)數(shù)器被初始化為零(步驟s326)。延遲ti＝xi+sin(θ)/c，其中，i是元件計(jì)數(shù)器，與第i個(gè)元件104相關(guān)聯(lián)(步驟s328)。計(jì)數(shù)器被遞增(步驟s330)。如果計(jì)數(shù)器小于nel(步驟s332)，元件104的數(shù)量，返回到延遲關(guān)聯(lián)步驟s328。另一方面，如果計(jì)數(shù)器已經(jīng)達(dá)到nel(步驟s332)，則波束形成現(xiàn)在已經(jīng)針對當(dāng)前平面波角度236被初始化。角度236被遞增，使得θi＝θi+δ(步驟s334)。此處，角度236被規(guī)則地間隔，但是并不需要這樣。檢查θi是否超過θn(步驟s336)。如果沒有超過θn(步驟s336)，則返回到元件計(jì)數(shù)器初始化步驟s326。否則，如果超過θn(步驟s336)，則波束形成現(xiàn)在已經(jīng)針對所有平面波角度236被初始化。例如，可以總共存在16、32或64個(gè)不同平面波角度236。當(dāng)在步驟s314中所存儲的樣本可用于處理(步驟s338)時(shí)，延遲242、248被應(yīng)用于從所存儲的樣本進(jìn)行選擇(步驟s340)。經(jīng)由并行處理，延遲242、248的集合被同時(shí)地應(yīng)用于范圍中的每個(gè)平面波角度236。選定的、即經(jīng)延遲的樣本在時(shí)間上被相干地加和，以產(chǎn)生針對每個(gè)角度236的一個(gè)波束形成樣本(步驟s342)。存儲加和、即波束形成樣本(步驟s344)。如果成像深度、或者等價(jià)地基礎(chǔ)時(shí)間要被遞增(步驟s346)，則其被遞增(步驟s348)并且返回到延遲應(yīng)用步驟s340。否則，如果不存在要被處理的下一深度(步驟s346)，則檢查另一發(fā)送208是否要針對當(dāng)前幀發(fā)出(步驟s350)。如果另一發(fā)送208要發(fā)出(步驟s350)，則返回到樣本可用檢查步驟s338。否則，如果幀完成(步驟s350)，則其為關(guān)于未聚焦波束形成樣本被標(biāo)記為完成(步驟s352)。如果處理繼續(xù)(步驟s354)，則其分支回到樣本可用檢查步驟s338。同樣地，如上文所提及的，針對不同平面波角度236的波束形成可以是順序的而非同時(shí)的。

在主要子過程306中，當(dāng)幀、包含時(shí)間樣本或波束形成數(shù)據(jù)可用(步驟s356)時(shí)，則進(jìn)行關(guān)于傅里葉變換是否要被執(zhí)行(步驟s358)的詢問。如果傅里葉變換要被執(zhí)行(步驟s358)，則傅里葉變換處理器116接收當(dāng)前幀(步驟s360)。另一方面，如果傅里葉變換不被執(zhí)行(步驟s358)，則進(jìn)行關(guān)于希爾伯特變換是否要被執(zhí)行的詢問(步驟s362)。如果希爾伯特變換要被執(zhí)行(步驟s362)，則希特波特變換處理器118接收當(dāng)前幀(步驟s364)。在任何事件中，幀數(shù)據(jù)(被變換或未被變換)由cs處理器120來接收(步驟s366)。輸出的稀疏化的圖像被存儲(步驟s368)，如用于隨后的由諸如醫(yī)師的臨床醫(yī)師的查看。如果要導(dǎo)出下一稀疏化的圖像(步驟s370)，則返回到步驟s356以查看幀是否可用或者等待幀。對于上文所示處理流而言備選地，已經(jīng)經(jīng)歷希爾伯特變換的數(shù)據(jù)然后可以在cs之前經(jīng)受傅里葉變換。

圖4a-4f提供了關(guān)于cs處理的細(xì)節(jié)。

圖像-測量結(jié)果基礎(chǔ)變換矩陣m自身在像素基礎(chǔ)是壓縮基礎(chǔ)時(shí)提供從像素基礎(chǔ)到測量結(jié)果基礎(chǔ)的變換。由矩陣x以壓縮基礎(chǔ)表示所述圖像，其是要被稀疏化或正在被稀疏化的圖像的表示。測量結(jié)果基礎(chǔ)中的圖像由矩陣y來表示。

當(dāng)像素基礎(chǔ)并非壓縮基礎(chǔ)時(shí)，諸如如在本文下文進(jìn)一步提及的當(dāng)更復(fù)雜壓縮基礎(chǔ)被利用時(shí)，圖像表示詞典矩陣v能用在復(fù)合變換mv中。如在上文單獨(dú)m的情況下，復(fù)合變換mv對矩陣x進(jìn)行操作，結(jié)果同樣在測量結(jié)果基礎(chǔ)中。

在對從介質(zhì)210采集的圖像進(jìn)行稀疏化中，ψx的第一范數(shù)要經(jīng)受約束而被最小化。矩陣ψ可以被設(shè)計(jì)用于將權(quán)重應(yīng)用到x并且能夠是權(quán)重的對角矩陣，所述權(quán)重在無加權(quán)的情況下，缺省到識別矩陣。矩陣ψx因此是兩個(gè)矩陣的乘積，所述兩個(gè)矩陣中的一個(gè)矩陣、即x的內(nèi)容以壓縮基礎(chǔ)表示所述圖像。第一范數(shù)能夠是1-范數(shù)或另一p范數(shù)。最小化要被執(zhí)行經(jīng)受以下約束：mvx-y的第二p范數(shù)，諸如2范數(shù)，小于允許誤差閾值e。在圖4a中示出了約束。在圖4a中，矩陣m、v、x和y分別由附圖標(biāo)記404、408、412和416來指代，并且允許誤差閾值由附圖標(biāo)記420來指代。針對比像素基礎(chǔ)更復(fù)雜的基礎(chǔ)，基于小波、曲波、波原子、拉普拉斯等的任何組合來形成矩陣v。或者，其可以由通過k-svd學(xué)習(xí)的詞典來形成。在‘199公布中公開了這樣的學(xué)習(xí)的范例。如果cs處理要對像素基礎(chǔ)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行操作，則矩陣v可以類似地缺省到識別矩陣。在本公開中對矩陣v或矩陣ψ的任何參考通過缺省可以涉及識別矩陣，除非另行指示。經(jīng)歷以上約束的x的迭代最小化||mvx-y||<e(其中，||||是2范數(shù))是用在稀疏化數(shù)據(jù)中公知的凸?fàn)顑?yōu)化問題。最小化算法包括，但不限于：匹配追蹤(mp)，正交匹配追蹤(omp)、基礎(chǔ)追蹤去噪(bpdn)以及內(nèi)部點(diǎn)方法。參見“‘199公布”，段落[0003]-[0010]；還參見美國專利公布no.2014/0140375，圖2和說明書中的伴隨文本；2011/0273320，段落[0106]-[0111]；以及20110182353，段落[0015]-[0016]。這些公布中的每個(gè)的注釋的公開通過引用被并入本文。

矩陣x針對每個(gè)像素具有單個(gè)列和行。矩陣m的列的數(shù)量因此總是等于像素的數(shù)量，例如512x512＝2¹⁸，并且y同樣是單列矩陣。在圖像表示詞典矩陣408的非缺省版本的情況下，使得圖像在非像素基礎(chǔ)中被cs處理，x的尺度可以超過在由v定義的基礎(chǔ)冗余的情況下的像素的數(shù)量。

m和y的尺度中的一個(gè)取決于被處理的圖像數(shù)據(jù)的類型而變化。尺度由表示涉及數(shù)據(jù)的類型的參數(shù)的兩個(gè)乘法因子來提供。所述因子中的一個(gè)還取決于成像是否在平面或體積中。此處為了說明方便，假設(shè)平面圖像，但是當(dāng)重建體積、即三維圖像時(shí)，m能夠具有例如512x512x512＝2²⁷列。

圖4b-4f是針對相應(yīng)數(shù)據(jù)類型的mijkl條目。術(shù)語“通道數(shù)據(jù)”在此處被用于指代原始射頻時(shí)間樣本202，所述樣本的流在圖2中由“ts”符號化。

在第一情況下，在圖4b中所看到的，通道數(shù)據(jù)直接流到cs處理器120，而沒有傅里葉變換或希爾伯特變換。y的行的數(shù)量，以及等價(jià)地m的行的數(shù)量，等于換能器元件104的數(shù)量nel乘以在測量回波、即穿過介質(zhì)210中的每元件的時(shí)間樣本nt的數(shù)量。對于mijkl，在圖4b中示出了數(shù)學(xué)表達(dá)式。符號tj是在第i換能器元件104處的時(shí)間樣本；ri是第i換能器元件的橫向位置向量(涉及橫向位置232)；rkl是場中的點(diǎn)散射體的位置向量，k是橫向指數(shù)并且l是軸向指數(shù)(即，成像深度的指數(shù))——應(yīng)當(dāng)注意，m的每列將由k的值并且由l的值來索引，對應(yīng)于圖像中的像素kl；||||指代“幅度”；zl是點(diǎn)散射體的成像深度或者軸向距離，其中，l是深度的指數(shù)；δ是狄拉克δ函數(shù)；并且“c”是聲音在介質(zhì)210中的速度。mijkl并不需要由數(shù)學(xué)公式來指定；其能夠從模擬獲得。其在本范例中對應(yīng)于針對被定位在像素kl處的點(diǎn)狀散射體在由平面波進(jìn)行聲透射之后由換能器i在時(shí)間tj處接收的波前樣本的值。

利用輕微修改，用于分開波束的公式能夠從圖4b導(dǎo)出：其中，ri現(xiàn)在指代分開的波束焦點(diǎn)的位置，并且i是分開的波束的指數(shù)。額外的術(shù)語——||ri||指代針對時(shí)間原點(diǎn)的選擇。如果選擇不同慣例，則該術(shù)語能夠是不同的。

圖4c涉及已經(jīng)經(jīng)歷傅里葉變換的未聚焦的波束形成樣本(在接收情況下的平面波中)。符號xk是點(diǎn)散射體的橫向距離或方位距離，其中，k是橫向距離的指數(shù)。指數(shù)i指代平面波角度236。y矩陣仍具有單個(gè)列，但是行的數(shù)量等于接收線的數(shù)量乘以每條接收線的頻率樣本的數(shù)量。

如從本文上文的討論所看到的，矩陣y被填充有波束形成樣本?；谄矫娌ń嵌?36來形成樣本。因此，矩陣y也基于平面波角度236來形成。繼而，基于矩陣y的cs同樣基于平面波角度236。然而，cs基于平面波角度236，不僅經(jīng)由波束形成樣本，而且更直接地經(jīng)由取決于在圖4d中被指代為角度θi的平面波角度236的矩陣m條目424、428。因此，由cs處理器120執(zhí)行的稀疏化基于所生成的成像樣本，并且除了僅僅經(jīng)由成像樣本，還基于用于成像樣本的生成的延遲分別在功能所取決于的角度。

在傅里葉變換之后，用于分開接收上的波束的公式被給出：

其中，ri指代分開的波束i的焦點(diǎn)。再次地，各項(xiàng)能夠被相加以設(shè)置時(shí)間參考(其變?yōu)楦道锶~域中的相位)。

圖4d涉及尚未經(jīng)歷任何傅里葉變換或希爾伯特變換的未聚焦的波束形成樣本204。y矩陣仍具有單個(gè)列，但是行的數(shù)量等于接收線的數(shù)量乘以每條接收線的波束形成樣本的數(shù)量。

圖4e涉及聚焦波束形成樣本。符號“sinc”是基本sinc函數(shù)，λ0是信號的中心頻率處的波長，d是接收孔徑的大小(其自身能夠是深zl度的函數(shù))，xi是指數(shù)i的聚焦接收線的方位，并且xk是像素的方位。

圖4f涉及要求聚焦波束形成的2d傅里葉實(shí)施方式。具體地，響應(yīng)于從未聚焦的發(fā)送返回的rf數(shù)據(jù)，通道數(shù)據(jù)在接收中沿著不同的接收線方向被動態(tài)地聚焦，其中，每個(gè)方向?qū)?yīng)于多線，如通常在多線波束形成中進(jìn)行的。波束形成數(shù)據(jù)在圖2中被表示為流動通過訪問點(diǎn)274到第一開關(guān)226的第三撥擲?？傮w上，大數(shù)量的接收線，諸如128條，將被形成以跨圖像。這能夠同時(shí)完成，或者若干發(fā)送可以被發(fā)出以采集全部接收線。通過被配置用于將2d傅里葉變換應(yīng)用到樣本的傅里葉變換處理器116來操作波束形成樣本。符號fzi是軸向頻率(其被鏈接到時(shí)間頻率，因?yàn)樵诓ㄊ纬芍螅瑫r(shí)間尺度被鏈接到圖像的深度)，并且fxj是橫向頻率。指數(shù)i和j兩者識別頻率樣本(軸向和橫向)。處理的流還可以跟隨經(jīng)由包括ht到ft選項(xiàng)的圖2中的開關(guān)264、268的相應(yīng)撥擲可用的其他路徑。

對于所有以上情況，希爾伯特變換的額外應(yīng)用需要如在圖4b-4f中示出的mijkl由高斯脈沖的希爾伯特變換來卷積。針對高斯脈沖的公式為g(t)＝sin(2.π.f0.t)*exp(-t²/σ²)，其中，f0是波前的中心頻率，并且σ是脈沖寬度的量度(方差)。高斯脈沖的希爾伯特變換是在圖4b中，例如，希爾伯特變換與示出的mijkl條目的卷積產(chǎn)生：

對于圖4b-4f中的任一個(gè)而言，為了使得mijkl更加準(zhǔn)確，各項(xiàng)能夠被相加，對換能器帶寬和方向性進(jìn)行建模。為了對帶寬進(jìn)行建模，甚至在沒有希爾伯特變換的簡單情況下，這能夠通過mijkl與高斯脈沖的卷積來完成。所述方向性能夠通過模擬由換能器生成的場或者通過測量該場來確定。在平面波、分開的波束或者其他聚焦或未聚焦的波束的情況下，波束自身的方向性能夠被考慮。例如，mijkl能夠并入與在每個(gè)像素處的波束的強(qiáng)度成比例的權(quán)重。所述強(qiáng)度能夠從模擬、從波束傳播的幾何模型或者從測量結(jié)果獲得。

在圖像壓縮超聲系統(tǒng)中，為了生成成像樣本，延遲被逐換能器元件地應(yīng)用到所存儲的樣本中的相應(yīng)的樣本。經(jīng)延遲的樣本在時(shí)間上被相干地加和，相干地加和的延遲是全體未聚焦的。基于成像樣本，并且除了僅經(jīng)由所述成像樣本，還基于用于所述成像樣本的生成的延遲分別在功能上所取決于的角度，來執(zhí)行圖像壓縮。在另一方面中，圖像壓縮處理器使第一矩陣的第一p范數(shù)最小化，所述第一矩陣是兩個(gè)矩陣的乘積，所述兩個(gè)矩陣中的一個(gè)矩陣的內(nèi)容以壓縮基礎(chǔ)表示所述圖像。最小化經(jīng)受以下約束：測量結(jié)果矩陣與圖像-測量結(jié)果基礎(chǔ)變換矩陣、圖像表示詞典矩陣和以壓縮基礎(chǔ)表示圖像的矩陣的乘積之間的差異的第二p范數(shù)不超過允許誤差閾值。所述測量結(jié)果矩陣被填充有通道數(shù)據(jù)或者被應(yīng)用到時(shí)間維度中的通道數(shù)據(jù)的希爾伯特變換的輸出。此處，針對所述第一p范數(shù)和所述第二p范數(shù)，p是不同的或相同的。

盡管已經(jīng)在附圖和前述描述中詳細(xì)例示和描述了本發(fā)明，但是這樣的例示和描述應(yīng)當(dāng)視為是例示性或示范性的，而非限制性的；本發(fā)明不限于公開的實(shí)施例。

例如，離散余弦變換(dct)基礎(chǔ)可以被用作壓縮基礎(chǔ)。

通過對附圖、公開以及所附加權(quán)利要求的研究，在實(shí)踐所主張的發(fā)明時(shí)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解和實(shí)現(xiàn)所公開實(shí)施例的其他的變化。在權(quán)利要求中，“包括”一詞不排除其他元件或步驟，不定冠詞不排除復(fù)數(shù)。詞語“示范性”在本文中用于意指“充當(dāng)范例、實(shí)例或圖示”。被描述為“示范性”的任何實(shí)施例并不必被解釋為優(yōu)選或優(yōu)于其他實(shí)施例和/或運(yùn)行來自其他實(shí)施例的特征的并入。權(quán)利要求書中的任何附圖標(biāo)記均不應(yīng)被解釋為限制范圍。

計(jì)算機(jī)程序能夠即刻、臨時(shí)或更長時(shí)期地儲存在合適的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如光存儲介質(zhì)或固態(tài)介質(zhì)。僅從不是暫時(shí)的傳播信號的意義上來說，這樣的介質(zhì)是非暫時(shí)的，但包括其他形式的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，諸如寄存器存儲器、處理器緩存和ram。

單個(gè)處理器或者其它單元可以實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求書中記載的若干項(xiàng)的功能。在互不相同的從屬權(quán)利要求中列舉特定手段的簡單事實(shí)并不表示不能有利地使用這些手段的組合。