用于介质的超声表征的方法和系统与流程

技术特征：
1.用于介质的超声表征的方法，以确定超声聚焦的时间和局部表征，所述方法包括：-通过换能器(11)阵列(10)在所述介质的区域中生成一系列入射超声波(us
in
)的步骤，所述系列的入射超声波是发射基(i)；以及-生成在作为输入的所述发射基(i)与作为输出的接收基(u)之间定义的实验反射矩阵r
ui
(t)的步骤；-确定聚焦反射矩阵rfoc(r
in
,r
out
,δt)的步骤，所述聚焦反射矩阵包括在空间位置r
in
的输入虚拟换能器(tv
in
)与空间位置r
out
的输出虚拟换能器(tv
out
)之间的所述介质的响应，在相对于所述输入虚拟换能器(tv
in
)的响应的时刻移位额外延迟δt的时刻获得所述输出虚拟换能器(tv
out
)的响应。2.根据权利要求1所述的方法，其进一步包括确定输入虚拟换能器(tv
in
)与多个输出虚拟换能器(tv
out
)之间的至少一个传播图像的步骤，所述输出虚拟换能器位于围绕空间位置r
in
的所述输入虚拟换能器(tv
in
)的空间位置r
out
处，对于预定额外延迟δt且在等于所述额外延迟的时刻从所述聚焦反射矩阵rfoc(r
in
,r
out
,δt)确定所述至少一个传播图像，此传播图像包含这些虚拟换能器之间的波传播的表示。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，通过针对在额外延迟间隔内获得的多个额外的时间上连续延迟δt确定多个传播图像来构建超声波传播膜。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述额外延迟间隔是围绕零值对称且振幅为δt
max
的间隔。5.根据权利要求3所述的方法，其进一步包括组合步骤，其中执行一组传播膜的线性组合，在不同空间位置r
in
的输入虚拟换能器(tv
in
)与空间位置r
out
的选定输出虚拟换能器(tv
out
)之间获得每个传播膜，使得r
out
＝δr
out
r
in
，其中δr
out
预定义且针对所述集合的所有传播膜相同，并且所述选定输入虚拟换能器彼此靠近，以便获得对应于参考输入虚拟换能器(tv
in,ref
)且针对所述相同额外延迟δt的相干波传播膜。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，通过计算所述传播膜集合的奇异值分解(svd)以获得与所述奇异值分解的最大绝对值的奇异值相关联的奇异向量(v1)来确定所述线性组合，此奇异向量(v1)随后是对应于所述参考输入虚拟换能器(tv
in,ref
)且针对所述相同额外延迟δt的所述相干波传播膜。7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，通过构建级联聚焦反射矩阵(rfoc') 来执行所述奇异值分解(svd)的计算，其中此级联聚焦反射矩阵的行是所述选定输入虚拟换能器，并且此级联聚焦反射矩阵的列是用于这些选定输入虚拟换能器的所述传播膜。8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其进一步包括针对输入虚拟换能器(tv
in
)以及针对额外延迟间隔确定波前图像的步骤，所述波前图像基于以下项确定：-所述聚焦反射矩阵rfoc(r
in
，r
out
，δt)，以及-类型δt(δr
out
)＝-sign(δz
out
)
·
|δr
out
|/c0的弹道传播关系，其可以从所述聚焦反射矩阵提取值以便构建所述波前图像，并且其中：δt是所述额外延迟，c0是所述介质中的声速，|δr
out
|是所述输入虚拟换能器(tv
in
)与所述输出虚拟换能器(tv
out
)之间的向量的模数，其中δr
out
＝r
out-r
in
，
δz
out
是沿着空间位置向量δr
out
的深度轴z的分量。9.根据权利要求5至7中任一项所述的方法，其进一步包括针对输入虚拟换能器(tv
in
)或针对参考输入虚拟换能器(tv
in，ref
)以及针对额外延迟间隔确定波前图像的步骤，所述波前图像分别基于以下项确定：-来自所述传播膜或来自通过一组传播膜的奇异分解计算的所述相干波传播膜的图像，以及-所述类型δt(δr
out
)＝-sign(δz
out
)
·
|δr
out
|/c0的弹道传播关系，其可以从所述膜的所述图像中的每一个提取值以便构建所述波前图像。10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其特征在于，在确定所述聚焦反射矩阵的所述步骤中：所述输入虚拟换能器(tv
in
)的响应的计算对应于基于所述实验反射矩阵r
ui
(t)在输入处的聚焦过程，所述实验反射矩阵使用所述发射基与所述输入虚拟换能器(tv
in
)之间的所述波的向外飞行时间以在空间位置r
in
处产生输入焦斑，所述输出虚拟换能器(tv
out
)的响应的计算对应于基于所述实验反射矩阵r
ui
(t)在输出处的聚焦过程，所述实验反射矩阵使用所述输出虚拟换能器(tv
out
)与所述接收基u的所述换能器之间的所述波的返回飞行时间以在空间位置r
out
处产生输出焦斑.所述额外延迟δt是在所述聚焦过程期间添加到所述向外和返回飞行时间的时间滞后。11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其特征在于，通过以下公式计算所述聚焦反射矩阵：其中n
in
是所述发射基(i)的元素的数目，n
out
是在输出处的所述接收基(u)的元素的数目，r
ui
(t)是所述实验反射矩阵，其中r
ui
(u
out
，i
in
，τ(r
in
，r
out
，u
out
，i
in
，δt))是在所述发射基中的索引i
in
的发射之后且在时间τ处由空间位置u
out
的所述换能器记录的所述实验反射矩阵r
ui
(t)的所述元素，τ是时间，所述时间是在所述发射基(i)的所述换能器与空间位置r
in
的所述输入虚拟换能器(tv
in
)之间的所述超声波的所述向外飞行时间τ
in
，以及在空间位置r
out
的所述输出换能器(tv
out
)与所述接收基u的所述换能器之间的所述超声波的所述返回飞行时间τ
out
，以及所述额外延迟δt的总和，如通过以下公式解释：τ(r
in
，r
out
，u
out
，i
in
，δt)＝τ
in
(r
in
，i
in
) τ
out
(r
out
，u
out
) δt 。12.用于介质(20)的超声表征以确定超声聚焦的时间和局部表征的系统(40)，所述系统包括：-换能器阵列(10)，其适合于在所述介质的区域中生成一系列入射超声波并且记录通过所述区域反向散射的所述超声波作为时间的函数；以及-计算单元(42)，其连接到所述换能器阵列并且适合于实施根据前述权利要求中任一项所述的方法。

技术总结
用于介质的超声表征的方法，包括：生成一系列入射超声波的步骤；生成在作为输入的发射基(i)与作为输出的接收基(u)之间定义的实验反射矩阵R


技术研发人员：威廉姆
受保护的技术使用者：国家科学研究中心 巴黎市工业物理化学学校
技术研发日：2021.09.14
技术公布日：2022/3/15